一項新的研究表明，的確，螞蟻作為一個群體的行為類似于大腦中的神經元網絡。
洛克菲勒的Daniel Kronauer和博士后助理Asaf Gal開發了一個新的實驗裝置，以細致地分析蟻群的決策。據《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)報道，他們發現，當一個蟻群因氣溫上升而撤離時，它的決定是熱量增加幅度和蟻群規模的函數。
研究結果表明，螞蟻將感覺信息與群體參數結合起來，得出群體反應——這一過程與神經計算產生決策類似。
“我們開創了一種方法，將蟻群理解為一種類似認知的系統，它感知輸入，然后將它們轉化為行為輸出，”社會進化和行為實驗室的負責人Kronauer說。“這是真正理解昆蟲社會如何進行集體計算的第一步。”
一個新的范例
在最基本的層面上，決策歸結為一系列旨在最大化利益和最小化成本的計算。例如，在一種被稱為感官反應閾值的常見決策類型中，動物必須檢測到感官輸入，比如超過一定水平的熱量，從而產生某種代價高昂的行為，比如離開。如果氣溫上升的幅度不夠大，就不值得這么做。
Kronauer和Gal想要研究這種類型的信息處理是如何在集體層面上發生的，在集體層面上，群體動力學發揮了作用。他們開發了一個系統，在這個系統中，他們可以精確地用可控的溫度升高來干擾蟻群。為了追蹤單個螞蟻和整個蟻群的行為反應，他們用不同顏色的點標記每只螞蟻，并用跟蹤攝像機跟蹤它們的行動。
正如研究人員所預期的那樣，當氣溫達到34攝氏度左右時，由36只工蜂和18只幼蟲組成的固定規模的蜂群可靠地撤離了它們的巢穴。Kronauer說，這個發現很直觀，因為“如果你感到太不舒服，你就會離開。”
然而，研究人員驚訝地發現，螞蟻不僅僅對溫度本身做出反應。當它們把蜂群的規模從10只增加到200只時，促使它們做出撤離決定的溫度也隨之升高。例如，200只企鵝在氣溫飆升至36度以上之前一直堅持著。“似乎這個門檻并不是固定的。相反，這是一種隨群體規模而變化的突發屬性，”克羅諾爾說。
每個螞蟻都不知道它們的蟻群有多大，所以它們怎么能據此做出決定呢?他和Gal懷疑這與信息素的方式有關，信息素是螞蟻之間傳遞信息的隱形信使，當有更多的螞蟻在場時，信息素的影響就會擴大。他們用一個數學模型來證明這種機制確實是可行的。但他們不知道為什么更大的蜂群需要更高的溫度來打包。Kronauer冒險認為，這可能只是因為蟻群的規模越大，遷移就越困難，從而推高了遷移發生的臨界溫度。
在未來的研究中，Kronauer和Gal希望通過干擾更多的參數，觀察昆蟲的反應，來完善蟻群決策過程的理論模型。例如，他們可以篡改螞蟻圍場中的信息素水平，或者創造出具有不同探測溫度變化能力的轉基因螞蟻。Kronauer說:“到目前為止，我們能夠做的是對系統進行擾動，并精確地測量輸出。”“從長遠來看，我們的想法是對系統進行逆向工程，以越來越詳細地推斷其內部工作原理。”