ミツバチは昆虫の中でも真の「賢い人」です。適応性のある蜜を集める人は、豊かな花の場所を簡単に覚えており、量の感覚や「ゼロ」という数字さえも覚えています。今回の実験により、ミツバチは数学さえもできることが明らかになりました。少し訓練した後、ミツバチは簡単な足し算や引き算の問題を解くことを学びます。このようなコンピューティング能力は、現在、類人猿、ハト、ヨウムなどの少数の動物種でのみ知られています。ミツバチが計算も学ぶという事実は、そのような基本的な数学的スキルがこれまで考えられていたよりも広く普及していることを示している可能性があります。
人間の子供は、1 年生で 3 + 1 や 5 + 1 などの単純なタスクを学びます。しかし、私たちにとってとても簡単に見えることは、実際には複雑な精神的プロセスに基づいています。 「加算や減算などの算術演算には 2 つのレベルの情報処理が必要です」とメルボルンの RMIT 大学のスカーレット・ハワード氏とその同僚は説明します。 「1 つ目は数値的属性の表現であり、2 つ目は作業記憶におけるこれらの表現の精神的操作です。」数量の感覚を持つことに加えて、長期記憶から算術の規則を思い出し、次に短期記憶を使って数値の算術演算を実行する必要があります。この能力が動物界にどの程度普及しているかについては、まだ議論の余地がある。しかし、チンパンジー、オランウータン、アカゲザル、ヨウム、ハトなどの一部の動物は、単純な足し算や引き算ができるようです。
数学の問題としての色付きの正方形
しかし、昆虫はどうでしょうか？これを明確にするために、ハワード氏と彼女のチームは、学習能力があることで知られるこの動物のグループの一員であるミツバチを選びました。 「ミツバチは、課題を解決するためにさまざまなルールや概念を学習できることをすでに実証しています」と研究者らは説明する。 「さらに、ミツバチは、いくつかの訓練を経て、数字を区別して数えることができることをすでに示しています。」ハワード氏とそのグループリーダーのエイドリアン・ダイアー氏率いる研究グループが最近証明できたように、ミツバチは空集合としての「ゼロ」という抽象的な概念さえ理解している。
今回の実験では、研究者らはまず特定の色を算術演算で認識するようにミツバチを訓練した。青色は要素の追加を意味し、黄色は要素の減算を意味する。 Y 字迷路がトレーニング ルームとして機能し、各ミツバチはその入り口で 1 ～ 5 個の青または黄色の四角形が描かれた絵を見ました。開口部を通って飛んだ後、ミツバチは意思決定の部屋に入りました。迷路の一方の腕で、ミツバチは正しい計算結果の画像を目にしました。たとえば、入り口で 3 つの青い正方形が見えていた場合、4 つの正方形が表示されます。迷路のもう一方のアームには、間違った数のオブジェクトがありました。ミツバチが適切な溶液を持って腕に飛んできた場合、報酬として砂糖水を一滴受け取りました。
最大 70% が正しく計算されました
ミツバチは数学の問題を正しく解けるようになるでしょうか?訓練段階であっても、研究者らはこの質問に「はい」と答えることができました。「学習段階では、100 回の試行を通じて正しい判断が大幅に増加しました」と研究者らは報告しています。 「これは、ミツバチが色に基づいて要素を引くか、要素を追加することを学習したことを示しています。」これをさらに徹底的にテストするために、ハワード氏と彼女のチームは、ミツバチに、訓練段階で意図的に除外したオブジェクトのセット、つまり 3 つのオブジェクトを使用して計算させました。そして、この数学のテストでも、ミツバチは 60 ～ 70% の確率で正解を選択しました。 「これは単なる偶然以上のものです」と科学者たちは強調する。 「したがってミツバチは、足し算と引き算について学んだ算術演算を新しい形や量に応用することができました。」
研究者たちは、ミツバチがそのかなり小さな脳でこのような複雑なタスクをどのように処理できるのかまだわかっていません。 「しかし、我々は、霊長類がこの目的に使用する比較的大きく複雑な脳領域が、昆虫のそのような計算作業には明らかに必要ではないことを示しました」とハワード氏らは述べている。彼らの意見では、この実験の結果は、動物界ではこれまで考えられていたよりも、数字に対する高度な理解が広まっている可能性があることを示唆しているという。 「私たちの結果はまた、数学記号の複雑な理解は多くの脳が処理できるようであることを示しています」とハワード氏は述べた。
出典: Scarlett Howard (メルボルンのRMIT大学) 他、Science Advances、 doi: 10.1126/sciadv.aav0961
