A patkányok csoportosan sikeresebben teljesítik a keresési feladatokat

A patkányok csoportosan sikeresebben teljesítik a keresési feladatokat

Egy internacionális kutatócsoport magyar részvétellel vizsgálta a patkányok viselkedését keresési feladatok végrehajtása közben. A kísérletek alapján a siker legszámottevőbb kulcsa az volt a rágcsálók tekintetében, hogy úgy összpontosítsanak saját feladatukra, hogy közben társaikra is figyelnek.

Az ELTE, MTA-ELTE kutatócsoportok és a németországi Max Planck Intézet legfrissebb kutatása a Current Biology című szakfolyóiratban jelent meg.

A tudósok a patkányokat nemcsak egyedül, hanem csoportokban is vizsgálták egy komplex labirintusban. A tanulmány alapján a patkányok visszafogott viselkedési szabályokat használva eszményi csoportos keresési teljesítményt érnek el – olvasható az ELTE közleményében.

„Kiderült, hogy egy célpont megtalálásában a csoportos teljesítmény felülmúlja az egyénit, még akkor is, ha a kommunikáció vagy információ megosztásának lehetősége erősen korlátozott” – idézik a tanulmányról készült beszámolóban Nagy Mátét, a tanulmány elsőszerzőjét, aki ezt a kutatást az ELTE Biológiai Fizika tanszékén, a németországi Max Planck Állatviselkedés-tani Intézet Kollektív Viselkedés Tanszékén és a Konstanz Felsőfokú intézményben csinálta.

A szakemberek a patkánycsoportok által használt szimpla keresési stratégiák feltárásával hozzájárulhatnak a kollektív kereső algoritmusok fejlesztéséhez – mutat rá Nagy Máté, aki most az MTA-ELTE Lendület Csoportos Viselkedés kutatócsoport vezetője.

A tudósok évtizedek óta használják azt a tradicionális keresési feladatot, ahol egyetlen patkánynak kell jutalmat keresnie egy összetett labirintusban. A feladat a tájékozódás, a memória és a ismeretszerzés mélyebb megértését támogatja. A patkányok viszont társas állatok, a természetben összetett járatrendszerekben élnek. Ugyanakkor szerfelett keveset tudunk arról, hogy csoportként hogyan fedezik fel a környezetüket. A magyar és német intézetek kutatói a tradicionális, magányos keresési feladatot a rágcsálók zárt labirintusban való csoportos keresési viselkedésének első kísérletes tanulmányává formálták – írják a beszámolóban.

„A patkányok sok kutatásban az ember modellszervezetei, ez alapján célravezetőnek látszott a patkánycsoport használata a csoportos problémamegoldás vizsgálatára. A kutatás feltárta a rágcsálók által alkalmazott alapvető mechanizmusokat és betekintést engedett azokba a szabályokba, amelyek fokozzák az egyének csoporttagként nyújtott keresési teljesítményét” – emeli ki Vicsek Tamás, az ELTE felfedezője, a csoportos viselkedés kutatási területének egyik alapítója, és a csoportos felfedezés tanulmányozásának ötletgazdája.

A tudósok arra keresték a választ, hogy az egyedek miként hoznak döntéseket egy együttes céllal büszkélkedhető csoportban. Példaként mennyit kell az egyedeknek önálló keresésre koncentrálni, szemben azzal, hogy odafigyelnek arra, melyet mások csinálnak és mennyire létfontosságú a csoporttagok közti kommunikáció és koordináció.

A szakemberek egy összetett labirintust terveztek és építettek, melynek 16 végpontja volt. A labirintus felépítése okán a patkányok csak akkor látták a többieket, ha azok a közvetlen közelükben tartózkodtak. A végpontok közül csak egyben ihattak vizet. A keresési feladatban a patkányoknak lehetőségük volt egyedül és nyolctagú csoportokban is megkeresni a vízjutalmat. A kísérlet alatt például azt mérték, mennyi időre van szükségük az állatoknak a jutalom megtalálásához.

A patkányok mozgását önműködő nyomkövető programnak köszönhetően tanulmányozták, emellett specifikus pályáikat is meghatározták, ami lehetővé tette a keresés mechanizmusának megfejtését.

„A csoportban kereső patkányok jobban teljesítettek, mint mikor is egyedül voltak. Közelebbről vizsgálva a patkányok csomópontokban hozott döntéseit, azt találtuk, hogy a csoportokban lévők cselekedetei sima szabályokra bonthatók le: járj idegen utakon, de kövesd a többieket” – foglalja össze Kubinyi Enikő, az ELTE Etológia tanszék akadémiai főmunkatársa, a tanulmány etológus társszerzője.

E szabályok általánosíthatóságának megerősítése érdekében a tudósok számítógépes modellezéseket végeztek nagyszámú szimulációval. „Megállapítottuk, hogy csoportként való keresés alatt az egyedek akkor teljesítettek a legjobban, ha optimális egyensúlyban volt az önálló felfedezés és mások követése. Mindkét szélsőség – mások figyelmen kívül hagyása vagy mások túlzott követése – rosszabb teljesítményt eredményezett a csoport egészére nézve, ezenfelül hosszútávon jellegzetes szinten is” – mondja Horicsányi Attila, a cikk fizikus társszerzője, a Városmajori Gimnázium tanára.

A beszámoló alapján a kutatás kiemelkedő felhasználási és alkalmazási lehetőségeket nyit meg. „Az itt bemutatott csoportos keresés kitűnő demonstrációja annak az általános, pedig sokszor elhanyagolt ténynek, hogy az élőlények viselkedése mennyire más, ha egyéni, ezenfelül szociális kontextusban mérik. A legtriviálisabb példát a patkányokon végzett gyógyszerkísérletek adhatják, ahol a minél természetesebb, csoportos helyzetekben adott válasz (példának okáért szociális agresszió) mérése elengedhetetlen a valódi benyomások és mellékhatások vizsgálatához” – mutat rá Vásárhelyi Gábor, az MTA-ELTE Statisztikus és Biológiai Fizika Kutatócsoport akadémiai főmunkatársa.

A tudósok alapján az visszafogott döntéshozatali szabályok utat nyitnak a mesterséges rendszerek algoritmusainak tervezéséhez is. Az általuk felfedezett szabályrendszer példának okáért hasznos lehet, ha önálló robotok egy csoportjának összetett, labirintusszerű környezetet kell felfedezniük egy elhagyatott bányában, ahol csak korlátozott kommunikáció lehetséges.

mti