Honigarithmetik: Addition und Subtraktion durch Bienen

Mehr bedeutet nicht immer besser. Dieser Satz kann das Verhältnis der geistigen Fähigkeiten einer Kreatur zur Größe ihres Gehirns klar beschreiben. Der Rekordhalter in der Tierwelt ist ein Pottwal, dessen Gehirn etwa 9 kg wiegt. Unter den Landtieren hat dieser Titel dem indischen Elefanten 5 kg Gehirn zur Verfügung gestellt. Das Gehirn des Straußes ist kleiner als sein Augapfel und wiegt 26 Gramm. Das Gehirn einer der intelligentesten Vogelarten - Graupapageien - wiegt jedoch etwa 118 Gramm, dh etwa 22% des gesamten Körpergewichts. Beim Menschen wiegt das Gehirn durchschnittlich 1,3 kg, während der Mensch die Krone der Evolution ist. Diese Zahlen zeigen deutlich, dass es nicht um Quantität, sondern sozusagen um Qualität geht.

Was aber, wenn das Gehirn der Kreatur nur etwa 0,065 Gramm wiegt und aus 950.000 Neuronen besteht (zum Vergleich haben Menschen etwa 100 Milliarden davon)? Kann eine solche Kreatur intellektuelle Fähigkeiten zeigen, die Wissenschaftler überraschen können? So wie er kann, und diese Kreatur ist eine Honigbiene, die mit Arithmetik befreundet ist. Heute werden wir uns mit dem Studium der mathematischen Fähigkeiten von Bienen vertraut machen, das neue Informationen für das Verständnis ihrer individuellen, nicht kollektiven Intelligenz eröffnet. Darüber hinaus begannen die Wissenschaftler, die Beziehung zwischen dem Gewicht und der Struktur des Gehirns und dem Grad der Intelligenz besser zu verstehen. Wie haben die Wissenschaftler die Bienen ohne Taschenrechner zählen lassen, wie haben sich die Bienen gut geschlagen und was haben die Wissenschaftler herausgefunden? Die Antworten finden Sie im Bericht der Forschungsgruppe. Lass uns gehen.

Studienbasis

Wenn jemand „Bienen“ und „Intelligenz“ sagt, entsteht sofort eine assoziative Antwort in unseren Köpfen - ein kollektiver Geist. Und nicht umsonst, denn Honigbienen zeigen wirklich eine unglaubliche Kohärenz in Bezug auf die Existenz eines Schwarms, der von einer Königin angeführt wird. Wir sind es nicht gewohnt, eine Biene als ein Individuum zu betrachten, das zu hochintellektuellen Handlungen fähig ist, und ziehen es vor, sie als Teil eines komplexen biologischen Organismus zu betrachten, der der ganze Schwarm ist.


Dieses Video zeigt, wie Forscher Experimente mit Pavianen durchführen, die ein Verständnis des quantitativen Konzepts von "vielen / wenigen" (mehr / weniger) demonstrieren.

Wissenschaftler stellen fest, dass derzeit bereits einige Tierarten bekannt sind, die einfache mathematische Operationen ausführen können, um jedes Ziel zu erreichen. Die meisten der gemeldeten Fälle waren jedoch Primaten. Obwohl bei den Kreaturen mit einem weniger entwickelten Nervensystem ähnliche Fähigkeiten festgestellt wurden. Zum Beispiel verstehen Spinnen die Menge an Beute, das heißt, sie kennen Konzepte wie Addition und Subtraktion.

Ein wichtiger Aspekt ist neben der Identifizierung solcher Fähigkeiten das Verständnis des Handlungsbewusstseins. Mit anderen Worten, versteht dieselbe Spinne, dass er drei Fliegen hatte, eine andere gefangen hat und jetzt vier davon? Unter den vielen Studien kann man die Untersuchung von Graupapageien und Schimpansen herausgreifen, die zusätzlich zu den Additions- und Subtraktionsfähigkeiten das Ergebnis dieser mathematischen Aktion mit einer geeigneten Zahl markieren konnten. Somit zeigen diese Kreaturen ein Verständnis dafür, was passiert.

Honigbienen eignen sich hervorragend zum Erlernen solcher Fähigkeiten, da sie seit langem die Fähigkeit bewiesen haben, bestimmte Aktionen zur Lösung von Problemen aus den Kategorien „oben / unten“, „links / rechts“, „gleich / verschieden“, „groß / klein“ zu lernen und sich daran zu erinnern. usw. Es ist erwähnenswert, dass der Prozess des Lernens und Auswendiglernens bei Bienen unter Laborbedingungen viel effektiver und schneller ist, wenn die Taktik der „Belohnung / Bestrafung“ angewendet wird, die auf das Vorhandensein von Aufmerksamkeit und natürlich das Langzeitgedächtnis bei einzelnen Bienen hinweist.


Hier finden Sie einen Atlas des Gehirns einer Honigbiene.

Diese Studie zielt auf eine detailliertere Betrachtung der mathematischen Fähigkeiten von Bienen, nämlich Addition und Subtraktion, unter kontrollierten Bedingungen unter Verwendung der oben genannten Taktik ab. Wir werden uns überlegen, wie das Experiment unten angeordnet ist.

Ein Experiment

Die Testpersonen waren 14 Honigbienen, die zur Identifizierung mit farbigen Linien markiert waren. Die Hauptelemente des Experiments können als Labyrinth in Form von "Y", den Farbunterschieden der visuellen Reize (Spitzen) und der Fähigkeit der Bienen, frei zu fliegen, bezeichnet werden.


Schema des experimentellen Labyrinths "Y".

Und jetzt in Ordnung. Die Bienen wurden darauf trainiert, durch den Eingang zum Entscheidungsfach zu fliegen, wo sich vor ihnen eine Probe befindet, die gelbe oder blaue Elemente enthält. Wenn sie blau sind, müssen Sie 1 Element hinzufügen, wenn gelb - subtrahieren. Mit anderen Worten, die Biene sieht 3 gelbe Quadrate davor (wie im obigen Diagramm), was 1 Subtraktion bedeutet. Nachdem die Biene die richtige Entscheidung getroffen hat, sollte sie auf der Stange landen, über der die Lösung des einfachen Puzzles 3-1 = 2, dh mit zwei gelben Quadraten, dargestellt ist. Wenn das Beispiel blau ist, müssen Sie 1 Element hinzufügen (2 + 1 = 3) und dieselbe Abfolge von Aktionen ausführen.

Die Antworten (wahr und falsch) befinden sich 15 cm von der Mitte des Entscheidungsbereichs entfernt. Für die richtige Antwort wird eine Belohnung in Form von 10 μl einer 50% igen Saccharoselösung bereitgestellt. Für die falsche Antwort - 60 mM Chininlösung (es ist sehr bitter im Geschmack, was die Bienen natürlich nicht mögen). Nach jeder Landung der Biene auf der einen oder anderen Stange wurde diese mit 20% igem Alkohol gereinigt und gegen eine neue ausgetauscht, um alle Spuren von Bienen vollständig zu beseitigen, die entweder zusätzliche Hinweise sein oder die Bienen verwirren können.

Es ist wichtig, noch eines zu beachten: Wenn die Biene falsch antwortete und bitteres Chinin erhielt, wurde ihr die Möglichkeit gegeben, unter der richtigen Antwort auf die Saccharoselösung frei zum Barsch zu fliegen. Dies wurde getan, um die Motivation aufrechtzuerhalten. Es wurden auch Experimente durchgeführt, bei denen Saccharose und Chinin durch Tröpfchen gewöhnlichen Wassers ersetzt wurden, wodurch Ermutigung und Bestrafung ausgeglichen wurden.


Alle Varianten visueller Reize (Aufgaben und Lösungen): 108 zur Subtraktion und 108 zur Addition.

Visuelle Reize (Quadrate, Rauten, Kreise und Dreiecke) wurden auf einem grauen Hintergrund von 6 × 6 cm dargestellt und mit einem Laminat mit einer Dicke von 80 & mgr; l bedeckt. Die Farben (gelb und blau) wurden entsprechend der Vision der Bienen ausgewählt.

Eine solch große Anzahl möglicher Kombinationen von 216 Optionen für visuelle Reize ist auf den Wunsch der Wissenschaftler zurückzuführen, sicherzustellen, dass Bienen bei der Lösung von Problemen kein assoziatives Denken anwenden. Das heißt, jedes Mal erhalten sie neue Anreize.

Während mehrerer Trainingsperioden von 30 und 60 Minuten wurden die Bienen darauf trainiert, den Eingang zum Labyrinth, den Eingang zum Entscheidungsfach und den Barsch zu finden, auf dem Saccharose und Chinin platziert werden. Insgesamt verbrachte jede Biene 100 Besuche (insgesamt für Subtraktions- und Additionsaufgaben, die in zufälliger Reihenfolge ausgeführt wurden).

Zusätzlich wurden Probleme mit den Zahlen 1,2 und 4 verwendet, dh die falschen Antworten waren 1, 2, 3, 4 und 5, und die richtigen waren 2, 3, 5 (d. H. 1 + 1, 2 + 1 und 4+) 1). Die Subtraktionsaufgaben hatten die Nummern 2, 4 und 5. Die richtigen Antworten waren 1, 3 und 4, und die falschen waren 1, 2, 3, 4 und 5. Die Nummer 3 wurde bei Trainingsansätzen nicht verwendet, um als eine Art Innovation in den Abschlusstests zu dienen .

Während der Haupt- (End-) Experimente mussten die Bienen 4 Tests mit 10 Aufgaben durchführen. Es gab auch 10 weitere Aufgaben ohne Ermutigung (Saccharose) und ohne Bestrafung (Chinin) und mit normalem Wasser (10 μl) als Motivation für eine Biene, auf einem Barsch zu landen. Alle Tests wurden in zufälliger Reihenfolge durchgeführt.

Es ist auch erwähnenswert, dass die Position der richtigen und der falschen Antwort so war, dass die Bienen nicht dem gleichen Weg folgten (Abbildung oben). Das heißt, links in zwei Tests hintereinander könnte es die richtigen Antworten geben, entweder richtig und falsch oder zwei falsch hintereinander. Zu den Aufgaben gehörten außerdem Aufgaben mit der Nummer 3, die bei den Trainingstests nicht vorgestellt wurden.

Versuchsergebnisse


Diagramme der Ergebnisse von Schulungen und Abschlusstests.

Bereits in der Trainingsphase (100 Versuche) wurde eine Zunahme der Anzahl der richtigen Antworten sowohl bei Subtraktions- als auch bei Additionsproblemen festgestellt. Ich möchte Sie daran erinnern, dass während des Trainings die Taktik der Ermutigung / Bestrafung angewendet wurde, die zur Beschleunigung der Lernfähigkeit von Bienen beitrug (sie liebt Zucker schmerzhaft und mag keine Chinine). In Grafik A oben sehen wir eine schöne Wachstumskurve der richtigen Antworten mit der Anzahl der Trainingsansätze (z = 8,14, P <0,001). Die gestrichelte horizontale Linie (auf der Ebene von 0,5) trennt zufällige korrekte Antworten. Die eigentliche Funktion des Wachstums der Lernfähigkeit von Bienen (14 getestete Personen) wurde mittels eines verallgemeinerten linearen gemischten Modells ermittelt. Schwarze Punkte in der Grafik sind der Durchschnittswert (± 95%) der richtigen Antworten gemäß den Konfidenzintervallen (violetter Bereich).

Wissenschaftler bemerken auch, dass sie einen Unterschied in der Lerngeschwindigkeit zwischen verschiedenen Individuen bemerkten. Dies kann auf die individuelle Natur der Wahrnehmung visueller Reize (Aufgaben und Antworten) und die individuelle Anfälligkeit für Ermutigung / Bestrafung (Saccharose / Chinin) hinweisen.

Vier Optionen für die Tests können wie folgt beschrieben werden:

• Ergänzung. Die Antwort ist auf derselben Seite falsch wie die richtige. Aufgabe - 3, wahr - 4, falsch - 5.
• Ergänzung. Falsche Antwort von der gegenüberliegenden Seite von rechts. Aufgabe - 3, wahr - 4, falsch - 5.
• Subtraktion Die Antwort ist auf derselben Seite falsch wie die richtige. Aufgabe - 3, wahr - 2, falsch - 1.
• Subtraktion Falsche Antwort von der gegenüberliegenden Seite von rechts. Aufgabe - 3, wahr - 2, falsch - 4.

Der Grad der richtigen Antworten während aller 4 Tests war hoch genug, um dem normalen Zufall zugeschrieben zu werden.

Zusätzlich wählten Probleme mit richtigen und falschen Antworten einerseits in 72,1 ± 3,20% der Fälle die richtige Antwort (Nummer 4) (z = 5,05, P <0,001). Wenn die richtigen und falschen Antworten immer von verschiedenen Seiten kamen, antworteten die Bienen in 67,9 ± 2,69% der Fälle richtig (z = 5,05, P <0,001).

Einerseits waren die Ergebnisse bei Subtraktionsproblemen mit richtigen und falschen Antworten ebenfalls auf einem sehr guten Niveau und betrugen 63,6 ± 2,89% (z = 3,17, P = 0,002), und wenn die Antworten richtig und falsch waren, immer von verschiedenen Seiten - 67,9 ± 3,66% (z = 4,13, P <0,001). Diese Daten sind in der Grafik der Ergebnisse B dargestellt.

Beim Vergleich der Indikatoren aller vier Arten von Tests kamen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass die Bienen auf derselben Ebene mit ihnen umgehen, dh die Richtung der richtigen / falschen Antworten oder die Aufgabe selbst (Subtraktion oder Addition) spielten beim Lernen von Indikatoren und der korrekten Ausführung von Aufgaben keine wesentliche Rolle.

Für eine detailliertere Kenntnis der Studie empfehle ich dringend, dass Sie sich den Bericht von Wissenschaftlern und zusätzliche Materialien dazu ansehen.

Nachwort

Auf den ersten Blick sehen solche Experimente ziemlich seltsam und sogar lächerlich aus, aber sie verlieren ihren Informationsgehalt nicht. Persönlich bin ich nicht mehr vom eigentlichen Zweck solcher Experimente überrascht, sondern von der Methode ihrer Durchführung. Sie müssen viel Fantasie haben, um darüber nachzudenken, was die Forscher getan haben.

In den Schlussfolgerungen zu ihrer eigenen Arbeit berühren Wissenschaftler eine amüsante Beobachtung. Erstens können menschliche Kleinkinder (Kleinkinder) ohne Sprachkenntnisse und verbale Äquivalente von Zahlen ziemlich hohe Ergebnisse zeigen, wenn sie einfache arithmetische Aufgaben zur Addition und Subtraktion ausführen. Ein noch interessanteres Beispiel sind die Munduruku-Indianer aus Südamerika, deren Sprache die verbalen Äquivalente einer großen Anzahl fehlt. Munduruku macht einen tollen Job mit einfacher Arithmetik mit Zahlen bis zu 5, hat aber Schwierigkeiten bei Problemen mit großen Zahlen. Gleichzeitig können sie jedoch Approximation (Approximation) verwenden und relativ genaue Ergebnisse in ihren Berechnungen erzielen.

Solche Beobachtungen bestätigen zusammen mit den von Wissenschaftlern durchgeführten Untersuchungen die Tatsache, dass die Sprache und das vorläufige tiefe Wissen und Verstehen von Zahlen keine notwendigen Elemente für einfache Aufgaben der Addition und Subtraktion sind. In Zukunft werden Bienenarithmetiker die Aufgaben für ihre Probanden komplizieren, über den numerischen Bereich von 1 ... 5 hinausgehen und große Zahlen hinzufügen.

Weder die Größe des Gehirns noch die sozialen Gewohnheiten der Kreaturen sind grundlegende Kriterien für den erfolgreichen Betrieb kleiner Zahlen. Schimpansen, Graupapageien, Spinnen und jetzt sogar Bienen sind ein Paradebeispiel.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit, bleiben Sie neugierig und haben Sie eine gute Arbeitswoche, Jungs.

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