Als mathematisches Konzept ist die Idee der Null in der menschlichen Gesellschaft relativ neu und unbestreitbar revolutionär. Es ist dem Menschen erlaubt, Algebra-, Kalkül- und kartesische Koordinaten zu entwickeln. Fragen zu seinen Eigenschaften lösen auch heute noch eine mathematische Debatte aus. Es mag daher unwahrscheinlich klingen, dass Bienen - mit Sicherheit komplexe und gemeindenahe Insekten - ihr eigenes numerisches Konzept des Nichts beherrschen.
Honigbienen haben sich trotz ihres Gehirns in der Größe von Sesamsamen als Wunderkinder der Insektenwelt erwiesen. Forscher haben herausgefunden, dass sie bis zu vier zählen, abstrakte Muster unterscheiden und Standorte mit anderen Bienen kommunizieren können. Jetzt haben australische Wissenschaftler herausgefunden, was ihre bisher beeindruckendste kognitive Fähigkeit sein könnte: "Zero Processing" oder die Fähigkeit, Nichts als numerischen Wert zu konzipieren, der mit greifbareren Größen wie eins und zwei verglichen werden kann.
Obwohl es intuitiv zu sein scheint, ist die Fähigkeit, Null zu verstehen, bei allen Arten recht selten - und bei wirbellosen Tieren unbekannt. In einer Pressemitteilung haben die Autoren eines Papiers, das am 8. Juni in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde, Arten mit dieser Fähigkeit als „Elite-Club“ bezeichnet, der aus Arten besteht, die wir im Allgemeinen als ziemlich intelligent betrachten, einschließlich Primaten, Delfinen und Papageien. Sogar Menschen waren nicht immer in diesem Club: Das Konzept der Null tauchte erstmals um 458 n. Chr. In Indien auf und trat erst 1200 in den Westen ein, als der italienische Mathematiker Fibonacci es und eine Reihe anderer arabischer Ziffern mitbrachte.
Tiererkennungsforscher an der RMIT University in Melbourne, der Monash University in Clayton, Australien und der Toulouse University in Frankreich hatten jedoch die Vermutung, dass Honigbienen möglicherweise nur eine der wenigen Arten sind, die in der Lage sind, das Konzept zu erfassen. Trotz der Tatsache, dass sie weniger als eine Million Neuronen in ihrem Gehirn haben - im Vergleich zu 86.000 Millionen in einem menschlichen Gehirn -, erkannte das Team ihr kognitives Potenzial.
"Mein Labor sammelte allmählich Beweise dafür, dass Bienen einige fortgeschrittene kognitive Aufgaben ausführen können, z. B. den Einsatz von Werkzeugen, das Spielen von Fußball - das Manipulieren eines Balls, um eine Belohnung zu erhalten - und das Codieren von Informationen in menschlichen Gesichtern", sagt Adrian Dyer. Postdoc-Student an der RMIT University of Melbourne und Co-Autor der Studie. "Wir waren uns bewusst, dass dieses Tiermodell sehr gut in der Lage ist, komplexe Dinge zu lernen. Es war der richtige Zeitpunkt, ein Experiment zu formalisieren, um zu sehen, ob das Bienengehirn das Konzept der Null verarbeiten kann."
Um diese Hypothese zu testen, brachte das Team den Bienen zunächst die Konzepte „größer als“ und „kleiner als“ bei, die laut früheren Untersuchungen die Bienen könnten. Die Forscher stellten fest, dass, wenn die Bienen erfolgreich nachweisen konnten, dass Null kleiner als verschiedene positive Zahlen ist, dies das Verständnis der Insekten für den numerischen Wert von Null demonstrieren würde.
Zu diesem Zweck lockten sie zunächst zwei Gruppen von je 10 Bienen an eine Wand, an der zwei weiße Tafeln mit unterschiedlich vielen schwarzen Formen zu sehen waren. Sie beschlossen, die Hälfte der Bienen „kleiner als“ und die andere Hälfte „größer als“ zu unterrichten, indem sie die Bienen mit Nahrungsbelohnungen darauf trainierten, mit weniger bzw. mehr Formen auf das Paneel zu fliegen. Beim Vergleich von zwei weißen Tafeln mit jeweils einer positiven Anzahl von Formen lernten die Bienen schnell, auf die richtige zu fliegen.
Die eigentliche Herausforderung bestand jedoch darin, dass eine der Tafeln überhaupt keine Formen enthielt. In mehreren Versuchen strömten die „Kleiner als“ -Bienen zu dem leeren Feld und die „Größer als“ -Bienen zu dem Feld mit Formen. Trotz der geringen Stichprobengröße der Studie glaubten die Forscher, dass die Bienen keine Verarbeitungsfähigkeit aufwiesen.
Der Erfolg der Bienen bei der Nullverarbeitung war viel besser, wenn die leere Platte mit einer Platte mit vielen Formen verglichen wurde - beispielsweise vier oder fünf - als wenn sie mit einer Platte verglichen wurde, die weniger enthielt. Mit anderen Worten, je weiter die Vergleichszahl von Null kam, desto besser konnten die Bienen feststellen, welche Platte weniger Formen aufwies. Interessanterweise stimmt dies mit den Ergebnissen überein, die Forscher bei menschlichen Kindern mit einem ähnlichen experimentellen Design gefunden haben, sagt Dyer. Er sagt, dass diese Ähnlichkeit in der Entwicklung der Zero-Processing-Fähigkeit von Bienen und Menschen nahe legt, dass Bienen und Menschen die Zero wahrscheinlich auf analoge Weise konzipieren.
Andere Bienenkognitionsexperten bezweifeln jedoch, dass dieses Experiment definitiv beweist, dass Bienen das Null-Konzept erhalten. Clint Perry, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Queen Mary University in London, der einen Großteil seiner Karriere mit dem Studium der Bienenerkenntnis verbracht hat, sagt, dass es wahrscheinlich andere Erklärungen für das Verhalten der Bienen geben könnte, die ihn "nicht davon überzeugt" machen, dass die Bienen das wirklich verstehen Konzept von null.
"Die sparsamere Erklärung für die Ergebnisse ist, dass die Bienen die 'Belohnungshistorie' zur Lösung der Aufgabe verwendeten - das heißt, wie oft jede Art von Stimulus belohnt wurde", sagt Perry. Es ist möglich, dass die „weniger als“ Bienen wirklich nur lernten, dass die leere Tafel ihnen 100 Prozent der Zeit eine Belohnung einbrachte, die einförmige Tafel 80 Prozent der Zeit und so weiter. Mit anderen Worten, sie spielten einfach mit den Panels, die sie zeigten, so gut sie konnten, ohne unbedingt das Konzept zu verstehen.
"Ich könnte [die Nullverarbeitung von Bienen] als eine Möglichkeit sehen - die Fähigkeit zu zählen und den Wert von Zahlen zu bewerten, könnte einen adaptiven Vorteil für das Überleben bedeuten", sagt Perry. „Ich verstehe nicht, warum [Bienen] das nicht konnten. Aber diese Experimente sollten wiederholt und die Interpretation daraufhin überprüft werden. “
Dyer ist weiterhin optimistisch in Bezug auf die Gültigkeit der Ergebnisse seines Teams. Er sagt auch, dass diese Forschung darauf hindeutet, dass die Fähigkeit, Null zu konzipieren, häufiger vorkommt als wir denken - alte Menschen, so postuliert er, hätten wahrscheinlich das Potenzial, kognitiv Null zu verarbeiten.
"Wir hatten einige alte menschliche Kulturen, die anscheinend nie das Konzept der Null verwendet haben ... aber wenn wir uns Tierarten ansehen, sehen wir, dass ihr Gehirn diese Informationen verarbeiten kann", sagt Dyer. „So hatten alte Zivilisationen Gehirne, die mit Sicherheit Null verarbeiten konnten. Es ging nur darum, wie ihre Kultur aufgebaut war. Sie waren nicht so daran interessiert, über Zahlenfolgen nachzudenken. “
Eine praktische Implikation für die Forschung liegt in der Entwicklung künstlicher Intelligenz; Dyer denkt, ein Reverse Engineering, wie das Gehirn von Tieren wie Bienen funktioniert, könnte uns dabei helfen, die Fähigkeiten künstlicher Köpfe zu verbessern. Der erste Schritt ist jedoch die Untersuchung der Gehirnprozesse, die hinter dieser Fähigkeit stehen.
"Wir stehen am Anfang des Versuchs, das Konzept der Null zu verstehen und wie unser Gehirn es kodieren könnte", sagt er. „Diese Studie lieferte qualitativ hochwertige Verhaltensdaten, aus denen Sie einige Schlussfolgerungen ziehen können. Aber wir kennen die genauen neuronalen Netze nicht - das ist die Zukunftsarbeit, die wir uns erhoffen. “
