Wetenschappers gebruiken robot om communicatie van mieren te begrijpen

Een team van wetenschappers aan de Universiteit van Bristol heeft een kleine robot ontwikkeld die hen 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 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 “leren” mieren

Deze nieuwe kennis biedt veel mogelijkheden, omdat het nu mogelijk is om de belangrijkste elementen van het lesgeven bij deze mieren te begrijpen, met de lerende mier die kan worden vervangen door een machine.

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

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 lesgeven aan anderen of zelf les te krijgen,” zegt prof. Franks. “Dit zou ons moeten doen nadenken over de vraag of lesgeven ook voorkomt bij niet-menselijke dieren. En in feite was de eerste keer dat lesgeven rigoureus werd aangetoond bij een andere diersoort, bij een mier.”

Het team zette zich in om dit lesgeven beter te begrijpen, in de overtuiging dat als ze de leraar konden vervangen, ze de belangrijkste elementen van het proces 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 kronkelende routes, plaatsten ze een gantry 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 leraarmier gaf.

“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 baan of langs een prachtige kronkelende baan. We moesten ervoor zorgen dat de robot onderbroken kon worden in zijn reis, door ons, zodat we konden wachten tot de volgende mier had ingehaald nadat hij rond had gekeken om landmerken 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 gantry automatisch om het pad van de terugkerende mier te volgen,” vervolgde hij.

Het team ontdekte dat de robot erin slaagde de route succesvol te leren aan de leerlingmieren, en de mieren wisten hoe ze terug moesten keren naar het oude nest, of ze nu een rechte of kronkelende route hadden genomen.

“Een rechte baan kan sneller zijn, maar een kronkelende baan biedt meer tijd voor de volgende mier om landmerken te leren, zodat hij zijn weg naar huis kan vinden alsof hij langs een rechte baan 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 aan het lab van professor Frank. Ook Dr. Alan Workley en Dr. Ana Sendova-Franks namen deel aan de studie.