Aritmética do mel: adição e subtração pelas abelhas

Mais nem sempre significa melhor. Essa frase pode descrever claramente a proporção das habilidades mentais de uma criatura com o tamanho de seu cérebro. O recordista no mundo animal é uma baleia de esperma, cujo cérebro pesa cerca de 9 kg. Entre as criaturas terrestres, este título ganhou o elefante indiano com 5 kg de cérebro à sua disposição. O cérebro do avestruz é menor que o globo ocular e pesa 26 gramas. Mas o cérebro de uma das espécies mais inteligentes de pássaros - papagaios cinzentos - pesa cerca de 118 gramas, ou seja, cerca de 22% do peso corporal total. Nos seres humanos, o cérebro pesa em média 1,3 kg, enquanto o homem é a coroa da evolução. Esses números demonstram claramente que o assunto não está em quantidade, mas em qualidade, por assim dizer.

Mas e se o cérebro da criatura pesar apenas cerca de 0,065 gramas e consistir em 950.000 neurônios (para comparação, os humanos têm cerca de 100 bilhões deles)? Uma criatura assim pode mostrar habilidades intelectuais que podem surpreender os cientistas? Assim como ele pode, e essa criatura é uma abelha amiga da aritmética. Hoje nos familiarizaremos com o estudo das habilidades matemáticas das abelhas, o que abre novas informações para a compreensão de sua inteligência individual, e não coletiva. Além disso, os cientistas começaram a entender melhor a relação entre peso e estrutura cerebral com inteligência. Como os cientistas fizeram as abelhas contar sem uma calculadora, como as abelhas se saíram bem e o que descobriram? Encontre as respostas no relatório do grupo de pesquisa. Vamos lá

Base de estudo

Quando alguém diz "abelhas" e "inteligência", uma resposta associativa surge imediatamente em nossas cabeças - uma mente coletiva. E não em vão, porque as abelhas realmente mostram uma coerência incrível em relação à existência de um enxame liderado por uma rainha-rainha. Não estamos acostumados a considerar uma abelha como um indivíduo capaz de ações altamente intelectuais, preferindo considerá-las parte de um organismo biológico complexo, que é todo o enxame.


Este vídeo mostra como os pesquisadores conduzem experimentos com babuínos, que demonstram uma compreensão do conceito quantitativo de "muitos / poucos" (mais / menos).

Os cientistas observam que, no momento, já são conhecidas algumas espécies de animais capazes de realizar operações matemáticas simples para atingir qualquer objetivo. No entanto, a maioria dos casos relatados eram primatas. Embora entre as criaturas com um sistema nervoso menos desenvolvido, habilidades semelhantes foram notadas. Por exemplo, as aranhas compreendem a quantidade de presas, ou seja, estão cientes de conceitos como adição e subtração.

Além de identificar essas habilidades, um aspecto importante é o entendimento da atenção plena à ação. Em outras palavras, a mesma aranha entende que ele tinha 3 moscas, ele pegou outra e agora existem 4? Entre os muitos estudos, destaca-se o estudo de papagaios e chimpanzés cinzentos que, além das habilidades de adição e subtração, foram capazes de marcar o resultado dessa ação matemática com uma figura apropriada. Assim, essas criaturas mostram uma compreensão do que está acontecendo.

As abelhas são ótimas para aprender essas habilidades porque há muito demonstram a capacidade de aprender e lembrar de certas ações para resolver problemas das categorias “acima / abaixo”, “esquerda / direita”, “igual / diferente”, “grande / pequena” etc. Vale ressaltar que o processo de aprendizado e memorização de abelhas em condições de laboratório é muito mais eficaz e mais rápido se as táticas de “recompensa / punição” forem aplicadas, o que indica a presença de atenção e, é claro, a memória de longo prazo em abelhas individuais.


Aqui você pode encontrar um atlas do cérebro de uma abelha.

Este estudo tem como objetivo uma consideração mais detalhada das habilidades matemáticas das abelhas, nomeadamente adição e subtração, em condições controladas, usando as táticas mencionadas acima. Vamos considerar como o experimento é organizado abaixo.

Um experimento

Os sujeitos do teste foram 14 abelhas, marcadas com linhas coloridas para identificação. Os principais elementos do experimento podem ser chamados de labirinto na forma de “Y”, diferenças de cor nos estímulos visuais (dicas) e a capacidade das abelhas de voar livremente.


Esquema do labirinto experimental "Y".

E agora em ordem. As abelhas foram treinadas para voar através da entrada do compartimento de tomada de decisão, onde na frente delas havia uma amostra contendo elementos amarelos ou azuis. Se eles são azuis, é necessário adicionar 1 elemento, se amarelo - subtrair. Em outras palavras, a abelha vê 3 quadrados amarelos à sua frente (como no diagrama acima), o que significa 1 subtração. Tendo tomado a decisão correta, a abelha deve pousar no poste, acima do qual a solução do quebra-cabeça simples 3-1 = 2, ou seja, com dois quadrados amarelos, é mostrada. Se a amostra for azul, você precisará adicionar 1 elemento (2 + 1 = 3) e executar a mesma sequência de ações.

As respostas (verdadeiras e falsas) estão localizadas a 15 cm do meio da área de decisão. Para a resposta correta, uma recompensa é fornecida na forma de 10 μl de uma solução de sacarose a 50%. Para a resposta errada - solução de quinino a 60 mM (é muito amargo no sabor, que as abelhas naturalmente não gostam). Após cada pouso da abelha em um ou outro mastro, o último era limpo com álcool a 20% e alterado para um novo, a fim de eliminar completamente quaisquer vestígios de abelhas, que podem ser dicas adicionais ou confundir as abelhas.

É importante observar mais uma coisa: se a abelha respondeu incorretamente e recebeu quinino amargo, foi dada a oportunidade de voar livremente para o poleiro, com a resposta correta para a solução de sacarose. Isso foi feito para manter a motivação. Além disso, foram realizadas experiências quando a sacarose e o quinino foram substituídos por gotículas de água comum, nivelando assim o incentivo e a punição.


Todas as variantes de estímulos visuais (tarefas e soluções): 108 para subtração e 108 para adição.

Estímulos visuais (quadrados, losangos, círculos e triângulos) foram retratados em um fundo cinza 6x6 cm e cobertos com um laminado com uma espessura de 80 μl. As cores (amarelo e azul) foram escolhidas de acordo com a visão das abelhas.

Um número tão grande de combinações possíveis de 216 opções de estímulos visuais se deve ao desejo dos cientistas de garantir que as abelhas não usem o pensamento associativo no processo de resolução de problemas. Ou seja, cada vez que eles receberão novos incentivos.

Por vários períodos de treinamento de 30 e 60 minutos, as abelhas foram treinadas para encontrar a entrada para o labirinto, a entrada para o compartimento de tomada de decisão e o poleiro, onde serão colocados sacarose e quinino. No total, cada abelha passou 100 visitas (no total, para tarefas de subtração e adição, realizadas em ordem aleatória).

Além disso, foram utilizados os números 1,2 e 4, ou seja, as respostas incorretas foram 1, 2, 3, 4 e 5 e as corretas foram 2, 3, 5 (ou seja, 1 + 1, 2 + 1 e 4+ 1) As tarefas de subtração possuíam os números 2, 4 e 5. As respostas corretas foram 1, 3 e 4, e as incorretas foram 1, 2, 3, 4 e 5. O número 3 não foi usado nas abordagens de treinamento para servir como um tipo de inovação nos testes finais .

Durante os experimentos principais (finais), as abelhas tiveram que realizar 4 testes de 10 tarefas. Havia também mais 10 tarefas sem incentivo (sacarose) e sem punição (quinino), e usando água comum (10 μl) como motivação para uma abelha pousar em um poleiro. Todos os testes foram realizados em ordem aleatória.

Também é importante notar que a posição da resposta correta e a errada era tal que as abelhas não seguiram a mesma rota (diagrama acima). Ou seja, por exemplo, à esquerda, em dois testes seguidos, podem haver as respostas corretas, certas e erradas, ou duas erradas seguidas. Além disso, entre as tarefas estavam tarefas com o número 3, que não foi apresentado durante os testes de treinamento.

Resultados da Experiência


Gráficos dos resultados dos treinamentos e testes finais.

Já na fase de treinamento (100 tentativas), observou-se um aumento no número de respostas corretas nos problemas de subtração e adição. Deixe-me lembrá-lo que, durante o treinamento, foram usadas as táticas de incentivo / punição, que contribuíram para a aceleração da capacidade de aprendizado das abelhas (ela adora dolorosamente o açúcar e não gosta de quininas). No gráfico A acima, vemos uma bela curva de crescimento de respostas corretas com o número de abordagens de treinamento (z = 8,14, P <0,001). A linha horizontal tracejada (no nível de 0,5) separa as respostas corretas aleatórias. A própria função do crescimento da capacidade de aprendizado das abelhas (14 indivíduos testados) foi realizada por meio de um modelo linear misto generalizado. Pontos pretos no gráfico são o valor médio (± 95%) das respostas corretas de acordo com os intervalos de confiança (região roxa).

Os cientistas também observam que notaram uma diferença na velocidade de aprendizado entre diferentes indivíduos. Isso pode indicar a natureza individual da percepção dos estímulos visuais (tarefas e respostas) e a suscetibilidade individual ao estímulo / punição (sacarose / quinino).

Quatro opções para os testes podem ser descritas da seguinte maneira:

• Adição. A resposta está incorreta do mesmo lado que a correta. Tarefa - 3, verdadeira - 4, incorreta - 5.
• Adição. Resposta errada do lado oposto da direita. Tarefa - 3, verdadeira - 4, incorreta - 5.
• Subtração A resposta está incorreta do mesmo lado que a correta. Tarefa - 3, verdadeira - 2, incorreta - 1.
• Subtração Resposta errada do lado oposto da direita. Tarefa - 3, verdadeira - 2, incorreta - 4.

O grau de respostas corretas durante todos os quatro testes foi alto o suficiente para ser atribuído ao acaso comum.

Além disso, problemas com respostas corretas e incorretas, por um lado, as abelhas escolheram a resposta correta (número 4) em 72,1 ± 3,20% dos casos (z = 5,05, P <0,001). Além disso, quando as respostas corretas e incorretas sempre foram de lados diferentes, as abelhas responderam corretamente em 67,9 ± 2,69% dos casos (z = 5,05, P <0,001).

Por um lado, os resultados em problemas de subtração com respostas corretas e incorretas também estavam em um nível muito bom e atingiram 63,6 ± 2,89% (z = 3,17, P = 0,002) e, ao organizar as respostas corretas e incorretas, sempre de lados diferentes - 67,9 ± 3,66% (z = 4,13, P <0,001). Estes dados são apresentados no gráfico dos resultados B.

Comparando os indicadores de todos os quatro tipos de testes, os cientistas chegaram à conclusão de que as abelhas as enfrentam no mesmo nível, ou seja, a direção das respostas corretas / incorretas ou da tarefa em si (subtração ou adição) não teve um papel significativo na aprendizagem de indicadores e na execução correta das tarefas.

Para um conhecimento mais detalhado do estudo, recomendo fortemente que você analise o relatório dos cientistas e materiais adicionais .

Epílogo

À primeira vista, essas experiências parecem bastante estranhas e até ridículas, mas não perdem o conteúdo das informações. Pessoalmente, fico mais surpreso não pelo próprio objetivo de conduzir tais experimentos, mas pelo método de sua conduta. Você precisa ter muita imaginação para pensar em construir o que os pesquisadores fizeram.

Nas conclusões de seu próprio trabalho, os cientistas abordam uma observação divertida. Em primeiro lugar, crianças humanas jovens (crianças pequenas) sem conhecimento da linguagem e equivalentes verbais dos números são capazes de demonstrar resultados razoavelmente altos ao executar tarefas aritméticas simples para adição e subtração. Um exemplo ainda mais interessante são os índios Munduruku da América do Sul, cuja língua carece dos equivalentes verbais de grandes números. Munduruku fazem um ótimo trabalho com aritmética simples com números de até 5, mas enfrentam dificuldades em problemas com números grandes. No entanto, ao mesmo tempo, eles podem usar aproximação (aproximação) e obter resultados relativamente precisos em seus cálculos.

Tais observações, juntamente com a pesquisa realizada pelos cientistas, confirmam o fato de que a linguagem e o conhecimento profundo preliminar e a compreensão dos números não são elementos necessários para tarefas simples de adição e subtração. No futuro, os pesquisadores aritméticos das abelhas vão complicar as tarefas de seus sujeitos, indo além do intervalo numérico de 1 ... 5 e adicionando grandes números.

Nem o tamanho do cérebro, nem os hábitos sociais das criaturas são critérios fundamentais para a operação bem-sucedida de pequenos números. Chimpanzés, papagaios cinzentos, aranhas e agora até abelhas são um excelente exemplo.

Obrigado pela atenção, continuem curiosos e tenham uma boa semana de trabalho, pessoal.

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