A viselkedéskutatás talán egyik legklasszikusabb paradigmája a labirintusban kereső patkány. Az ELTE, az MTA, a Konstanz Egyetem és a Max Planck Állatviselkedéstani Intézet kutatóiból álló nemzetközi kutatócsoport modern technológiát bevetve folytatott vizsgálódásokat a területen. A Current Biology című tudományos folyóiratban bemutatott kísérleteik során

feltárták azt a stratégiát, amely lehetővé teszi a patkánycsoportok számára, hogy felülmúlják az egyedek önálló teljesítményét a cél megkeresése során.

A rágcsálók kereső viselkedését automatizált videokövetéssel felmérő tanulmány rámutat, hogy a patkányok egyszerű viselkedési szabályokat alkalmazva kiváló csoportos keresési teljesítményt érnek el. "Kiderült, hogy egy célpont megtalálásában a csoportos teljesítmény felülmúlja az egyénit, még akkor is, ha a kommunikáció vagy információ megosztásának lehetősége erősen korlátozott. A patkánycsoportok által használt egyszerű keresési stratégiák feltárásával hozzájárulhatunk a kollektív kereső algoritmusok fejlesztéséhez” – idézi a kutatócsoport csütörtöki közleménye Nagy Mátét, a tanulmány vezető szerzőjét.

A "patkány a labirintusban" újragondolása

A kutatók évtizedek óta használják azt a klasszikus keresési feladatot, amelyben egyetlen patkánynak kell jutalmat keresnie egy összetett labirintusban. A feladat a tájékozódás, a memória és a tanulás mélyebb megértését segíti. A patkányok azonban társas állatok, a természetben összetett járatrendszerekben élnek. Ennek ellenére nagyon keveset tudunk arról, hogy csoportként hogyan fedezik fel a környezetüket.

A kutatók most arra keresték a választ, hogy az egyedek miként hoznak döntéseket egy közös céllal rendelkező csoportban. Mennyit kell az egyedeknek önálló keresésre koncentrálni, szemben azzal, hogy odafigyelnek arra, amit mások csinálnak? És mennyire szükséges a csoporttagok közötti kommunikáció és koordináció?

MTA-ELTE Lendület Csoportos Viselkedés Kutatócsoport

A kutatók egy összetett labirintust terveztek és építettek, melynek 16 végpontja volt. Leírásuk szerint a labirintus felépítése miatt 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 során többek között azt mérték, mennyi időre van szükségük az állatoknak a jutalom megtalálásához. A patkányok mozgását automatikus nyomkövető szoftver segítségével tanulmányozták, illetve egyedi pályáikat is meghatározták, ami lehetővé tette a keresés mechanizmusának megfejtését.

Az optimális egyensúly az egyed és a csoport között

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

E szabályok általánosíthatóságának megerősítése érdekében a kutatók számítógépes modellezéseket végeztek nagyszámú szimulációval. Megállapították, hogy csoportként való keresés során az egyedek akkor teljesítettek a legjobban, ha megfelelő 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, illetve hosszú távon egyedi szinten is” – mondja Horicsányi Attila, a cikk fizikus társszerzője, aki hangsúlyozza: néhány egyszerű paraméterrel jól leírható a döntéshozatal. "Szimulációval sikerült bizonyítani, hogy ezen paraméterek figyelembevétele valóban elegendő ahhoz, hogy hatékony viselkedést eredményezzenek."

A kutatócsoport közleménye szerint munkájuk jelentős felhasználási és alkalmazási lehetőségeket nyit meg. "Az itt bemutatott csoportos keresés kitűnő demonstrációja annak az általános, mégis sokszor elhanyagolt ténynek, hogy az élőlények viselkedése mennyire más, ha egyéni, illetve szociális kontextusban mérik. A legtriviálisabb példát a patkányokon végzett gyógyszerkísérletek adhatják, ahol a minél természetesebb, csoportos helyzetekben adott válasz (pl. szociális agresszió) mérése elengedhetetlen a valódi hatások és mellékhatások vizsgálatához” – mondja Vásárhelyi Gábor társszerző, az MTA-ELTE Statisztikus és Biológiai Fizika Kutatócsoport tudományos főmunkatársa.

A kutatók szerint az egyszerű döntéshozatali szabályok utat nyitnak a mesterséges rendszerek algoritmusainak tervezéséhez is. A felfedezett szabályrendszer például hasznos lehet, ha önálló robotok egy csoportjának összetett, labirintusszerű környezetet kell felfedezniük egy elhagyatott bányában, ahol csak korlátozott kommunikáció lehetséges.

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.