Aritmética de miel: suma y resta de las abejas

Más no siempre significa mejor. Esta frase puede describir claramente la proporción de las habilidades mentales de una criatura con el tamaño de su cerebro. El poseedor del récord en el mundo animal es un cachalote, cuyo cerebro pesa unos 9 kg. Entre las criaturas terrestres, este título le ha ganado al elefante indio con 5 kg de cerebros a su disposición. El cerebro del avestruz es más pequeño que su globo ocular y pesa 26 gramos. Pero el cerebro de una de las especies de aves más inteligentes, los loros grises, pesa alrededor de 118 gramos, es decir, alrededor del 22% del peso corporal total. En los humanos, el cerebro pesa un promedio de 1.3 kg, mientras que es el hombre quien es la corona de la evolución. Estas cifras demuestran claramente que el asunto no es en cantidad, sino en calidad, por así decirlo.

Pero, ¿qué pasa si el cerebro de la criatura pesa solo alrededor de 0.065 gramos y consta de 950,000 neuronas (en comparación, los humanos tienen alrededor de 100 mil millones de ellas)? ¿Puede tal criatura mostrar habilidades intelectuales que puedan sorprender a los científicos? Incluso como puede, y esta criatura es una abeja melífera que es amiga de la aritmética. Hoy nos familiarizaremos con el estudio de las habilidades matemáticas de las abejas, que abren nueva información para comprender su inteligencia individual, no colectiva. Además, los científicos comenzaron a comprender mejor la relación entre el peso y la estructura del cerebro con el nivel de inteligencia. ¿Cómo hicieron los científicos para que las abejas contaran sin una calculadora, cómo les fue bien a las abejas y qué descubrieron los científicos? Encuentre las respuestas en el informe del grupo de investigación. Vamos

Base de estudio

Cuando alguien dice "abejas" e "inteligencia", una respuesta asociativa surge inmediatamente en nuestras cabezas: una mente colectiva. Y no en vano, porque las abejas realmente muestran una coherencia increíble en asuntos de la existencia de un enjambre dirigido por una reina-reina. No estamos acostumbrados a considerar a una abeja como un individuo capaz de acciones altamente intelectuales, y preferimos considerarla parte de un organismo biológico complejo, que es todo el enjambre.


Este video muestra cómo los investigadores realizan experimentos con babuinos, que demuestran una comprensión del concepto cuantitativo de "muchos / pocos" (más / menos).

Los científicos señalan que en este momento ya se conocen algunas especies de animales que pueden realizar operaciones matemáticas simples para lograr cualquier objetivo. Sin embargo, la mayoría de los casos reportados fueron primates. Aunque entre las criaturas con un sistema nervioso menos desarrollado, se notaron habilidades similares. Por ejemplo, las arañas entienden la cantidad de presas, es decir, son conscientes de conceptos como la suma y la resta.

Además de identificar tales habilidades, un aspecto importante es la comprensión de la atención plena de la acción. En otras palabras, ¿entiende la misma araña que tenía 3 moscas, atrapó otra y ahora hay 4 de ellas? Entre los muchos estudios, uno puede destacar el estudio de los loros grises y los chimpancés, que, además de las habilidades de suma y resta, pudieron marcar el resultado de esta acción matemática con una figura apropiada. Por lo tanto, estas criaturas muestran una comprensión de lo que está sucediendo.

Las abejas melíferas son excelentes para aprender estas habilidades porque han demostrado durante mucho tiempo la capacidad de aprender y recordar ciertas acciones para resolver problemas de las categorías "arriba / abajo", "izquierda / derecha", "igual / diferente", "grande / pequeño" etc. Vale la pena señalar que el proceso de aprendizaje y memorización en abejas en condiciones de laboratorio es mucho más efectivo y más rápido si se aplican las tácticas de "recompensa / castigo", lo que indica la presencia de atención y, por supuesto, la memoria a largo plazo en las abejas individuales.


Aquí puedes encontrar un atlas del cerebro de una abeja melífera.

Este estudio tiene como objetivo una consideración más detallada de las habilidades matemáticas de las abejas, a saber, la suma y la resta, en condiciones controladas utilizando las tácticas mencionadas anteriormente. Consideraremos cómo se organiza el experimento a continuación.

Un experimento

Los sujetos de prueba fueron 14 abejas melíferas, marcadas con líneas de colores para su identificación. Los elementos principales del experimento se pueden llamar un laberinto en forma de "Y", las diferencias de color de los estímulos visuales (puntas) y la capacidad de las abejas para volar libremente.


Esquema del laberinto experimental "Y".

Y ahora en orden. Las abejas fueron entrenadas para volar a través de la entrada al compartimiento de toma de decisiones, donde frente a ellas hay una muestra que contiene elementos amarillos o azules. Si son azules, entonces debe agregar 1 elemento, si es amarillo, restar. En otras palabras, la abeja ve 3 cuadrados amarillos frente a ella (como en el diagrama anterior), lo que significa 1 resta. Después de tomar la decisión correcta, la abeja debe aterrizar en el poste, sobre el cual se representa la solución al rompecabezas simple 3-1 = 2, es decir, con dos cuadrados amarillos. Si la muestra es azul, entonces debe agregar 1 elemento (2 + 1 = 3) y realizar la misma secuencia de acciones.

Las respuestas (verdaderas y falsas) se encuentran a 15 cm del centro del área de decisión. Para obtener la respuesta correcta, se proporciona una recompensa en forma de 10 μl de una solución de sacarosa al 50%. Para la respuesta incorrecta: solución de quinina 60 mM (sabor muy amargo, que a las abejas naturalmente no les gusta). Después de cada aterrizaje de la abeja en uno u otro poste, este último se limpió con 20% de alcohol y se cambió a uno nuevo para eliminar por completo cualquier rastro de abejas, que pueden ser pistas adicionales o confundir a las abejas.

Es importante tener en cuenta una cosa más: si la abeja respondió incorrectamente y recibió quinina amarga, se le dio la oportunidad de volar libremente a la percha con la respuesta correcta a la solución de sacarosa. Esto se hizo para mantener la motivación. Además, se realizaron experimentos cuando la sacarosa y la quinina se reemplazaron con gotas de agua ordinaria, lo que nivela el estímulo y el castigo.


Todas las variantes de estímulos visuales (tareas y soluciones): 108 para la resta y 108 para la suma.

Los estímulos visuales (cuadrados, rombos, círculos y triángulos) se representaron sobre un fondo gris de 6x6 cm y se cubrieron con un laminado con un espesor de 80 μl. Los colores (amarillo y azul) fueron elegidos de acuerdo con la visión de las abejas.

Tal cantidad de combinaciones posibles de 216 opciones para estímulos visuales se debe al deseo de los científicos de asegurarse de que las abejas no usen el pensamiento asociativo en el proceso de resolución de problemas. Es decir, cada vez recibirán nuevos incentivos.

Durante varios períodos de entrenamiento de 30 y 60 minutos, las abejas fueron entrenadas para encontrar la entrada al laberinto, la entrada al compartimiento de toma de decisiones y la percha, donde se colocarán sacarosa y quinina. En total, cada abeja pasó 100 visitas (en total para tareas de sustracción y suma, realizadas en orden aleatorio).

Además de los problemas, se usaron los números 1,2 y 4, es decir, las respuestas incorrectas fueron 1, 2, 3, 4 y 5, y las correctas fueron 2, 3, 5 (es decir, 1 + 1, 2 + 1 y 4+ 1) Las tareas de resta tenían los números 2, 4 y 5. Las respuestas correctas fueron 1, 3 y 4, y las incorrectas fueron 1, 2, 3, 4 y 5. El número 3 no se usó durante los enfoques de entrenamiento para servir como una especie de innovación en las pruebas finales. .

Durante los experimentos principales (finales), las abejas tuvieron que realizar 4 pruebas de 10 tareas. También hubo 10 tareas más sin estímulo (sacarosa) y sin castigo (quinina), y usando agua común (10 μl) como motivación para que una abeja aterrice en una percha. Todas las pruebas se realizaron en orden aleatorio.

También vale la pena señalar que la posición de la respuesta correcta y la incorrecta fue tal que las abejas no siguieron la misma ruta (diagrama anterior). Es decir, por ejemplo, a la izquierda, en dos pruebas seguidas, podría haber las respuestas correctas, correctas o incorrectas, o dos incorrectas seguidas. Además, entre las tareas estaban las tareas con el número 3, que no se presentó durante las pruebas de capacitación.

Resultados del experimento


Gráficos de los resultados del entrenamiento y pruebas finales.

Ya en la etapa de entrenamiento (100 intentos), se observó un aumento en el número de respuestas correctas tanto en problemas de resta como de suma. Permítanme recordarles que durante el entrenamiento, se utilizaron las tácticas de aliento / castigo, lo que contribuyó a la aceleración de la capacidad de aprendizaje de las abejas (le encanta el azúcar y no le gustan las quininas). En el gráfico A anterior, vemos una hermosa curva de crecimiento de respuestas correctas con el número de enfoques de entrenamiento (z = 8.14, P <0.001). La línea horizontal discontinua (en el nivel de 0.5) separa las respuestas correctas al azar. La función misma del crecimiento de la capacidad de aprendizaje de las abejas (14 individuos evaluados) se realizó mediante un modelo mixto lineal generalizado. Los puntos negros en el gráfico son el valor promedio (± 95%) de las respuestas correctas de acuerdo con los intervalos de confianza (región púrpura).

Los científicos también señalan que notaron una diferencia en la velocidad de aprendizaje entre diferentes individuos. Esto puede indicar la naturaleza individual de la percepción de los estímulos visuales (tareas y respuestas) y la susceptibilidad individual al estímulo / castigo (sacarosa / quinina).

Cuatro opciones para las pruebas se pueden describir de la siguiente manera:

• Además La respuesta es incorrecta del mismo lado que la correcta. Tarea - 3, verdadero - 4, incorrecto - 5.
• Además Respuesta incorrecta del lado opuesto de la derecha. Tarea - 3, verdadero - 4, incorrecto - 5.
• Resta La respuesta es incorrecta del mismo lado que la correcta. Tarea - 3, verdadero - 2, incorrecto - 1.
• Resta Respuesta incorrecta del lado opuesto de la derecha. Tarea - 3, verdadero - 2, incorrecto - 4.

El grado de respuestas correctas durante las 4 pruebas fue lo suficientemente alto como para atribuirse al azar ordinario.

Además, los problemas con las respuestas correctas e incorrectas, por un lado, las abejas eligieron la respuesta correcta (número 4) en 72.1 ± 3.20% de los casos (z = 5.05, P <0.001). Además, cuando las respuestas correctas e incorrectas siempre fueron de lados diferentes, las abejas respondieron correctamente en 67.9 ± 2.69% de los casos (z = 5.05, P <0.001).

Por un lado, los resultados en problemas de resta con respuestas correctas e incorrectas también estaban en un nivel muy bueno y ascendían a 63.6 ± 2.89% (z = 3.17, P = 0.002), y al organizar las respuestas correctas e incorrectas, siempre desde diferentes lados - 67.9 ± 3.66% (z = 4.13, P <0.001). Estos datos se presentan en el gráfico de resultados B.

Al comparar los indicadores de los 4 tipos de pruebas, los científicos llegaron a la conclusión de que las abejas los manejan al mismo nivel, es decir, la dirección de las respuestas correctas / incorrectas o la tarea en sí (sustracción o suma) no desempeñaron un papel significativo en el aprendizaje de los indicadores y la correcta ejecución de las tareas.

Para un conocimiento más detallado del estudio, le recomiendo que mire el informe de los científicos y los materiales adicionales .

Epílogo

A primera vista, tales experimentos parecen bastante extraños e incluso ridículos, pero no pierden su contenido de información. Personalmente, estoy más sorprendido no por el mismo propósito de realizar tales experimentos, sino por el método de su conducta. Debes tener mucha imaginación para pensar en construir lo que hicieron los investigadores.

En las conclusiones de su propio trabajo, los científicos tocan una observación divertida. En primer lugar, los niños pequeños humanos (guardería) sin conocimiento del lenguaje y equivalentes verbales de números pueden demostrar resultados bastante altos cuando realizan tareas aritméticas simples para sumar y restar. Un ejemplo aún más interesante son los indios Munduruku de América del Sur, cuyo idioma carece de los equivalentes verbales de grandes números. Munduruku hace un gran trabajo con la aritmética simple con números hasta 5, pero experimenta dificultades en problemas con números grandes. Sin embargo, al mismo tiempo pueden usar la aproximación (aproximación) y lograr resultados relativamente precisos en sus cálculos.

Tales observaciones, junto con la investigación realizada por los científicos confirman el hecho de que el lenguaje y el conocimiento profundo preliminar y la comprensión de los números no son elementos necesarios para tareas simples de suma y resta. En el futuro, los investigadores en aritmética de abejas van a complicar las tareas para sus sujetos, yendo más allá del rango numérico de 1 ... 5 y agregando números grandes.

Ni el tamaño del cerebro ni los hábitos sociales de las criaturas son criterios fundamentales para el funcionamiento exitoso de pequeños números. Los chimpancés, los loros grises, las arañas y ahora incluso las abejas son un excelente ejemplo.

Gracias por su atención, sigan curiosos y tengan una buena semana laboral, muchachos.

Gracias por quedarte con nosotros. ¿Te gustan nuestros artículos? ¿Quieres ver más materiales interesantes? Apóyenos haciendo un pedido o recomendándolo a sus amigos, un descuento del 30% para los usuarios de Habr en un análogo único de servidores de nivel de entrada que inventamos para usted: toda la verdad sobre VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 núcleos) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps de $ 20 o cómo dividir el servidor? (las opciones están disponibles con RAID1 y RAID10, hasta 24 núcleos y hasta 40GB DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 núcleos) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps hasta la primavera sin cargo al pagar por un período de seis meses, puede ordenar aquí .

Dell R730xd 2 veces más barato? ¡Solo tenemos 2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 TV desde $ 249 en los Países Bajos y los Estados Unidos! Lea sobre Cómo construir un edificio de infraestructura. clase utilizando servidores Dell R730xd E5-2650 v4 que cuestan 9,000 euros por un centavo?