Wetenschappers gebruiken robot om communicatie van mieren te begrijpen

Een team van wetenschappers aan de University of Bristol heeft een kleine robot ontwikkeld die helpt om te begrijpen hoe mieren elkaar lesgeven. De robot is gebouwd om het gedrag van rotsmieren na te bootsen, die afhankelijk zijn van één-op-één-onderwijs.

Dit één-op-één-onderwijs is wat het een mier mogelijk maakt om een andere individuele mier de route te leren naar een beter nest.

De bevindingen van het team werden gepubliceerd in de Journal of Experimental Biology.

Het begrijpen van “lerende” mieren

Deze nieuwe kennis opent veel mogelijkheden, aangezien het belangrijkste element van lesgeven onder deze mieren nu grotendeels begrepen is, waarbij de lerende mier kan worden vervangen door een machine.

Een van de belangrijkste aspecten van dit nieuwe leerproces is dat een mier een andere mier langzaam langs een route leidt naar het nieuwe nest. De volgende mier leert de route voldoende, waardoor hij in staat is om terug te keren naar het oude nest en een andere mier naar het nieuwe nest te leiden. Dit proces gaat één mier tegelijk.

Nigel Franks is een professor aan de School of Biological Sciences van Bristol.

“Lesgeven is zo belangrijk in ons eigen leven dat we veel tijd besteden aan het instrueren van anderen of zelf les te krijgen”, zegt prof. Franks. “Dit zou ons moeten doen nadenken over de vraag of lesgeven daadwerkelijk voorkomt bij niet-menselijke dieren. En, in feite, was de eerste zaak waarin lesgeven rigoureus werd aangetoond bij een ander dier, bij een mier.”

Het team zette zich in om dit lesgeven beter te begrijpen, in de veronderstelling dat als ze de leraar konden vervangen, ze het leerproces grotendeels zouden begrijpen.

De constructie en testen van de robots

Om dit te bereiken, bouwden de onderzoekers een grote arena met een afstand tussen het oude nest van de mieren, dat expres van lage kwaliteit was gemaakt, en het nieuwe en verbeterde nest. Om de robot te laten bewegen langs rechte of golelige routes, plaatsten ze een glijbaan boven de arena die heen en weer kon bewegen met een kleine schuifrobot eraan vastgemaakt. Ze bevestigden aantrekkelijke geurklieren van een werkstermier aan de robot, die hem de feromonen van een mierleraar gaven.

“We wachtten tot een mier het oude nest verliet en plaatsten de robotpen, versierd met aantrekkelijke feromonen, recht voor hem”, zei prof. Franks. “De pen was geprogrammeerd om naar het nieuwe nest te bewegen, hetzij langs een rechte route of langs een prachtig kronkelende route. We moesten toelaten dat de robot onderbroken werd in zijn reis, door ons, zodat we konden wachten tot de volgende mier inhalende was nadat hij rond had gekeken om oriëntatiepunten te leren.”

Toen de volgende mier door de robot naar het nieuwe nest was geleid, lieten we hem het nieuwe nest onderzoeken en vervolgens, in zijn eigen tijd, zijn terugreis beginnen. We gebruikten de glijbaan automatisch om het pad van de terugkerende mier te volgen”, vervolgde hij.

Het team ontdekte dat de robot succesvol de route leerde aan de leerlingmieren, en de mieren wisten hoe ze terug moesten naar het oude nest, of ze nu een kronkelige of rechte route hadden genomen.

“Een rechte route kan sneller zijn, maar een kronkelige route biedt meer tijd voor de volgende mier om oriëntatiepunten te leren, zodat hij zijn weg naar huis kan vinden alsof hij langs een rechte route was gegaan”, vervolgde prof. Franks.

“Belangrijk is dat we de prestaties van de mieren die de robot had onderwezen, konden vergelijken met die van mieren die we naar de locatie van het nieuwe nest hadden gebracht en die geen kans hadden gehad om de route te leren. De onderwezen mieren vonden hun weg naar huis veel sneller en succesvoller.”

Het team van wetenschappers omvatte ook undergraduate-studenten Jacob Podesta, een huidige PhD-student aan York, en Edward Jarvis, een voormalige masterstudent in het lab van professor Franks. Ook Dr. Alan Workley en Dr. Ana Sendova-Franks namen deel aan de studie.