Arithmétique du miel: addition et soustraction par les abeilles

Plus ne signifie pas toujours mieux. Cette phrase peut clairement décrire le rapport des capacités mentales d'une créature avec la taille de son cerveau. Le détenteur du record dans le monde animal est un cachalot, dont le cerveau pèse environ 9 kg. Parmi les créatures terrestres, ce titre a valu à l'éléphant indien 5 kg de cerveaux à sa disposition. Le cerveau de l'autruche est plus petit que son globe oculaire et pèse 26 grammes. Mais le cerveau de l'une des espèces d'oiseaux les plus intelligentes - les perroquets gris - pèse environ 118 grammes, soit environ 22% du poids corporel total. Chez l'homme, le cerveau pèse en moyenne 1,3 kg, alors que c'est l'homme qui est la couronne de l'évolution. Ces chiffres démontrent clairement que la question n'est pas en quantité, mais en qualité, pour ainsi dire.

Mais que se passe-t-il si le cerveau de la créature ne pèse que 0,065 gramme environ et se compose de 950 000 neurones (à titre de comparaison, les humains en ont environ 100 milliards)? Une telle créature peut-elle montrer des capacités intellectuelles qui peuvent surprendre les scientifiques? Même s'il le peut, et cette créature est une abeille qui est amie avec l'arithmétique. Aujourd'hui, nous allons nous familiariser avec l'étude des capacités mathématiques des abeilles, qui ouvre de nouvelles informations pour comprendre leur intelligence individuelle et non collective. De plus, les scientifiques ont commencé à mieux comprendre la relation entre le poids et la structure du cerveau avec le niveau d'intelligence. Comment les scientifiques ont-ils compté les abeilles sans calculatrice, comment les abeilles se sont-elles bien débrouillées et qu'ont-elles découvert? Trouvez les réponses dans le rapport du groupe de recherche. Allons-y.

Base d'étude

Quand quelqu'un dit «abeilles» et «intelligence», une réponse associative surgit immédiatement dans nos têtes - un esprit collectif. Et pas en vain, car les abeilles mellifères montrent vraiment une cohérence incroyable en matière d'existence d'un essaim mené par une reine-reine. Nous n'avons pas l'habitude de considérer une abeille comme un individu capable d'actions hautement intellectuelles, préférant les considérer comme faisant partie d'un organisme biologique complexe, qui est l'essaim entier.


Cette vidéo montre comment les chercheurs mènent des expériences avec des babouins, qui démontrent une compréhension du concept quantitatif de "plusieurs / quelques" (plus / moins).

Les scientifiques notent que pour le moment, certaines espèces d'animaux sont déjà connues et capables d'effectuer des opérations mathématiques simples pour atteindre n'importe quel objectif. Cependant, la plupart des cas signalés étaient des primates. Bien que parmi les créatures avec un système nerveux moins développé, des compétences similaires ont été remarquées. Par exemple, les araignées comprennent la quantité de proies, c'est-à-dire qu'elles connaissent les concepts tels que l'addition et la soustraction.

En plus d'identifier de telles compétences, un aspect important est la compréhension de la pleine conscience de l'action. En d'autres termes, la même araignée comprend-elle qu'il avait 3 mouches, il en a attrapé une autre et maintenant il y en a 4? Parmi les nombreuses études, on peut distinguer l'étude des perroquets gris et des chimpanzés qui, en plus des compétences d'addition et de soustraction, ont pu marquer le résultat de cette action mathématique avec un chiffre approprié. Ainsi, ces créatures montrent une compréhension de ce qui se passe.

Les abeilles sont idéales pour apprendre ces compétences car elles ont depuis longtemps démontré la capacité d'apprendre et de se souvenir de certaines actions pour résoudre les problèmes des catégories «dessus / dessous», «gauche / droite», «même / différent», «grand / petit» etc. Il convient de noter que le processus d'apprentissage et de mémorisation chez les abeilles dans des conditions de laboratoire est beaucoup plus efficace et plus rapide si les tactiques de «récompense / punition» sont appliquées, ce qui indique la présence d'attention et, bien sûr, la mémoire à long terme chez les abeilles individuelles.


Ici vous pouvez trouver un atlas du cerveau d'une abeille.

Cette étude vise à un examen plus détaillé des capacités mathématiques des abeilles, à savoir l'addition et la soustraction, dans des conditions contrôlées en utilisant les tactiques susmentionnées. Nous verrons ci-dessous comment l'organisation de l'expérience est organisée.

Une expérience

Les sujets testés étaient 14 abeilles mellifères, marquées de lignes colorées pour identification. Les principaux éléments de l'expérience peuvent être appelés un labyrinthe sous la forme d'un "Y", les différences de couleur des stimuli visuels (astuces) et la capacité des abeilles à voler librement.


Schéma du labyrinthe expérimental "Y".

Et maintenant en ordre. Les abeilles ont été entraînées à voler par l'entrée du compartiment de prise de décision, où devant elles se trouve un échantillon contenant des éléments jaunes ou bleus. S'ils sont bleus, alors vous devez ajouter 1 élément, si jaune - soustrayez. En d'autres termes, l'abeille voit 3 carrés jaunes devant elle (comme dans le diagramme ci-dessus), ce qui signifie 1 soustraire. Après avoir pris la bonne décision, l'abeille doit atterrir sur le poteau, au-dessus duquel la solution du puzzle simple 3-1 = 2, c'est-à-dire avec deux carrés jaunes, est représentée. Si l'échantillon est bleu, vous devez ajouter 1 élément (2 + 1 = 3) et effectuer la même séquence d'actions.

Les réponses (vraies et fausses) sont situées à 15 cm du milieu de la zone de décision. Pour la bonne réponse, une récompense est fournie sous la forme de 10 μl d'une solution de saccharose à 50%. Pour la mauvaise réponse - 60 mM de solution de quinine (son goût est très amer, ce que les abeilles n'aiment naturellement pas). Après chaque atterrissage de l'abeille sur l'un ou l'autre des poteaux, celui-ci a été nettoyé à 20% d'alcool et remplacé par un nouveau afin d'éliminer complètement toute trace d'abeille, qui peut être soit des indices supplémentaires, soit confondre les abeilles.

Il est important de noter une dernière chose: si l'abeille a répondu incorrectement et a reçu de la quinine amère, elle a eu la possibilité de voler librement vers le perchoir sous la bonne réponse à la solution de saccharose. Cela a été fait pour maintenir la motivation. En outre, des expériences ont été menées lorsque le saccharose et la quinine ont été remplacés par des gouttelettes d'eau ordinaire, nivelant ainsi l'encouragement et la punition.


Toutes les variantes de stimuli visuels (tâches et solutions): 108 pour la soustraction et 108 pour l'addition.

Des stimuli visuels (carrés, losanges, cercles et triangles) ont été représentés sur un fond gris 6x6 cm et recouverts d'un stratifié d'une épaisseur de 80 µl. Les couleurs (jaune et bleu) ont été choisies en fonction de la vision des abeilles.

Un si grand nombre de combinaisons possibles de 216 options de stimuli visuels est due au désir des scientifiques de s'assurer que les abeilles n'utiliseront pas la pensée associative dans le processus de résolution des problèmes. Autrement dit, chaque fois qu'ils recevront de nouvelles incitations.

Pendant plusieurs périodes de formation de 30 et 60 minutes, les abeilles ont été formées pour trouver l'entrée du labyrinthe, l'entrée du compartiment de décision et le perchoir, où seront placés le saccharose et la quinine. Au total, chaque abeille a passé 100 visites (au total pour les tâches de soustraction et d'addition, effectuées dans un ordre aléatoire).

En plus des problèmes, les nombres 1,2 et 4 ont été utilisés, c'est-à-dire que les réponses incorrectes étaient 1, 2, 3, 4 et 5, et les bonnes étaient 2, 3, 5 (c.-à-d. 1 + 1, 2 + 1 et 4+ 1). Les tâches de soustraction étaient numérotées 2, 4 et 5. Les bonnes réponses étaient 1, 3 et 4, et les mauvaises étaient 1, 2, 3, 4 et 5. Le nombre 3 n'était pas utilisé lors des approches de formation afin de servir comme une sorte d'innovation dans les tests finaux. .

Au cours des principales expériences (finales), les abeilles ont dû effectuer 4 tests de 10 tâches. Il y avait aussi 10 tâches supplémentaires sans encouragement (saccharose) et sans punition (quinine), et en utilisant de l'eau ordinaire (10 μl) comme motivation pour qu'une abeille atterrisse sur un perchoir. Tous les tests ont été effectués dans un ordre aléatoire.

Il convient également de noter que la position de la bonne réponse et de la mauvaise était telle que les abeilles ne suivaient pas le même chemin (schéma ci-dessus). C'est-à-dire, par exemple, sur la gauche, dans deux tests consécutifs, il pourrait y avoir les bonnes réponses, bonnes ou mauvaises, ou deux mauvaises consécutives. De plus, parmi les tâches figuraient des tâches portant le numéro 3, qui n'ont pas été présentées lors des tests de formation.

Résultats de l'expérience


Graphiques des résultats de la formation et des tests finaux.

Déjà au stade de la formation (100 tentatives), une augmentation du nombre de bonnes réponses a été notée à la fois dans les problèmes de soustraction et d'addition. Permettez-moi de vous rappeler que pendant la formation, les tactiques d'encouragement / punition ont été utilisées, ce qui a contribué à l'accélération de la capacité d'apprentissage des abeilles (elle aime douloureusement le sucre et n'aime pas les quinines). Sur le graphique A ci-dessus, nous voyons une belle courbe de croissance des bonnes réponses avec le nombre d'approches de formation (z = 8,14, P <0,001). La ligne horizontale en pointillés (au niveau de 0,5) sépare les réponses correctes aléatoires. La fonction même de la croissance de la capacité d'apprentissage des abeilles (14 individus testés) a été établie au moyen d'un modèle mixte linéaire généralisé. Les points noirs sur le graphique sont la valeur moyenne (± 95%) des bonnes réponses en fonction des intervalles de confiance (région violette).

Les scientifiques notent également qu'ils ont remarqué une différence de vitesse d'apprentissage entre les différents individus. Cela peut indiquer la nature individuelle de la perception des stimuli visuels (tâches et réponses) et la sensibilité individuelle aux encouragements / punitions (saccharose / quinine).

Quatre options pour les tests peuvent être décrites comme suit:

• Addition. La réponse est incorrecte du même côté que la bonne. Tâche - 3, vrai - 4, incorrect - 5.
• Addition. Mauvaise réponse de l'autre côté de la droite. Tâche - 3, vrai - 4, incorrect - 5.
• Soustraction La réponse est incorrecte du même côté que la bonne. Tâche - 3, vrai - 2, incorrect - 1.
• Soustraction Mauvaise réponse de l'autre côté de la droite. Tâche - 3, vrai - 2, incorrect - 4.

Le degré de réponses correctes au cours des 4 tests était suffisamment élevé pour être attribué au hasard ordinaire.

En plus des problèmes de réponses correctes et incorrectes, d'une part, les abeilles ont choisi la bonne réponse (numéro 4) dans 72,1 ± 3,20% des cas (z = 5,05, P <0,001). De plus, lorsque les réponses correctes et incorrectes provenaient toujours de différents côtés, les abeilles ont répondu correctement dans 67,9 ± 2,69% des cas (z = 5,05, P <0,001).

D'une part, les résultats des problèmes de soustraction avec des réponses correctes et incorrectes étaient également à un très bon niveau et s'élevaient à 63,6 ± 2,89% (z = 3,17, P = 0,002), et lors de l'organisation des réponses correctes et incorrectes, toujours de différents côtés - 67,9 ± 3,66% (z = 4,13, P <0,001). Ces données sont présentées dans le graphique des résultats B.

En comparant les indicateurs des 4 types de tests, les scientifiques sont parvenus à la conclusion que les abeilles y font face au même niveau, c'est-à-dire que la direction des réponses correctes / incorrectes ou la tâche elle-même (soustraction ou addition) n'ont pas joué un rôle significatif dans l'apprentissage des indicateurs et la bonne exécution des tâches.

Pour une connaissance plus détaillée de l'étude, je vous recommande fortement de consulter le rapport des scientifiques et les documents supplémentaires .

Épilogue

À première vue, de telles expériences semblent plutôt étranges et même ridicules, mais elles ne perdent pas leur contenu d'information. Personnellement, je ne suis pas plus surpris par le but même de mener de telles expériences, mais par la méthode de leur conduite. Il faut beaucoup d'imagination pour penser à construire ce que les chercheurs ont fait.

Dans les conclusions de leur propre travail, les scientifiques abordent une observation amusante. Premièrement, les jeunes enfants humains (crèche) sans connaissance de la langue et des équivalents verbaux des nombres sont capables de démontrer des résultats assez élevés lors de l'exécution de tâches arithmétiques simples pour l'addition et la soustraction. Un exemple encore plus intéressant est celui des Indiens Munduruku d'Amérique du Sud, dont la langue n'a pas les équivalents verbaux d'un grand nombre. Munduruku fait un excellent travail avec une arithmétique simple avec des nombres jusqu'à 5, mais éprouve des difficultés avec des problèmes avec de grands nombres. Cependant, en même temps, ils peuvent utiliser l'approximation (approximation) et obtenir des résultats relativement précis dans leurs calculs.

Ces observations, ainsi que les recherches menées par les scientifiques, confirment le fait que le langage et les connaissances approfondies préliminaires et la compréhension des nombres ne sont pas des éléments nécessaires pour de simples tâches d'addition et de soustraction. À l'avenir, les chercheurs en arithmétique des abeilles vont compliquer les tâches de leurs sujets, dépassant la plage numérique de 1 à 5 et ajoutant de grands nombres.

Ni la taille du cerveau, ni les habitudes sociales des créatures ne sont des critères fondamentaux pour le bon fonctionnement d'un petit nombre. Les chimpanzés, les perroquets gris, les araignées et maintenant même les abeilles en sont un excellent exemple.

Merci de votre attention, restez curieux et bonne semaine de travail, les gars.

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