Les abeilles prennent des décisions incroyablement rapides – avec un cerveau plus petit qu’une graine de sésame

En équilibrant leurs efforts avec la possibilité de risques et de récompenses, les abeilles domestiques évaluent de manière extrêmement rapide et précise quelles fleurs sont les plus susceptibles de leur fournir une nourriture de haute qualité – une capacité étonnante qui a émergé après des millions d’années d’évolution, selon une nouvelle étude. dirigé par l’Université de Sheffield.

Les chercheurs ont créé un modèle de prise de décision chez les abeilles et ont décrit les voies neuronales qui permettent cette capacité. En conséquence, les experts espèrent améliorer notre compréhension du cerveau des insectes et de la manière dont notre propre cerveau a évolué, tout en ouvrant de nouvelles voies vers la conception de meilleurs robots.

« La prise de décision est au cœur de la cognition », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Andrew Barron, professeur de sciences biologiques à l’université Macquarie en Australie. « C’est le résultat d’une évaluation des résultats possibles, et la vie des animaux est pleine de décisions. Une abeille a un cerveau plus petit qu’une graine de sésame. Et pourtant, elle peut prendre des décisions plus rapidement et avec plus de précision que nous. Un robot programmé pour faire le travail d’une abeille aurait besoin de l’assistance d’un superordinateur.

« Les robots autonomes d’aujourd’hui fonctionnent en grande partie grâce à l’informatique à distance. Les drones sont relativement stupides, ils doivent être en communication sans fil avec un centre de données. Cette voie technologique ne permettra jamais à un drone d’explorer véritablement Mars en solo – les étonnants rovers de la NASA sur Mars ont parcouru environ 75 kilomètres au cours des années d’exploration.

Comment l’étude a été menée

Dans leur vie quotidienne, les abeilles sont obligées de travailler rapidement et efficacement pour trouver du nectar et le rapporter dans leurs ruches, tout en évitant divers prédateurs. Pour ce faire, ils doivent prendre des décisions rapides concernant les fleurs qui contiennent du nectar et quels sont les risques possibles de prédation lors de l’atterrissage sur ces fleurs.

« Nous avons entraîné 20 abeilles à reconnaître cinq « disques floraux » de couleurs différentes. Les fleurs bleues contenaient toujours du sirop de sucre. Les fleurs vertes contenaient toujours de la quinine (eau tonique) au goût amer pour les abeilles. D’autres couleurs contenaient parfois du glucose », a expliqué l’auteur principal HaDi MaBouDi, chercheur en systèmes complexes à Sheffield.

« Ensuite, nous avons introduit chaque abeille dans un « jardin » où les « fleurs » avaient juste de l’eau distillée. Nous avons filmé chaque abeille, puis regardé plus de 40 heures de vidéo, suivant le chemin des abeilles et chronométrant le temps qu’il leur fallait pour prendre une décision.

Ce que les chercheurs ont appris

L’enquête a révélé que si les abeilles étaient sûres qu’une fleur aurait de la nourriture, elles décideraient rapidement de s’y poser, en moyenne en 0,6 seconde. De même, s’ils étaient sûrs qu’une fleur n’aurait pas de nourriture, ils décideraient tout aussi rapidement de ne pas se poser dessus. Cependant, s’ils n’étaient pas sûrs, il leur faudrait beaucoup plus de temps – environ 1,4 seconde – pour prendre une décision.

Ensuite, les scientifiques ont construit un modèle informatique visant à reproduire les processus de prise de décision des abeilles et ont découvert que la structure de ce modèle s’est avérée très similaire à la disposition physique du cerveau d’une abeille.

« Notre étude a démontré une prise de décision autonome complexe avec un minimum de circuits neuronaux. Maintenant que nous savons comment les abeilles prennent des décisions aussi intelligentes, nous étudions comment elles sont si rapides à collecter et à échantillonner des informations. Nous pensons que les abeilles utilisent leurs mouvements de vol pour améliorer leur système visuel afin de mieux détecter les meilleures fleurs », a expliqué Marshall.

Étant donné que des millions d’années d’évolution ont conduit à des cerveaux très efficaces nécessitant très peu d’énergie, les chercheurs en IA ont beaucoup à apprendre en concevant des robots à partir d’insectes et d’autres animaux « simples ». Ainsi, l’avenir de l’IA s’inspirera probablement de la biologie, selon Marshall, qui est également co-fondateur d’Opteran, une entreprise concevant des algorithmes inspirés des cerveaux d’insectes pour fabriquer des machines autonomes aussi robustes et efficaces que la nature.

L’étude est publiée dans la revue eLife.

En savoir plus sur le cerveau des abeilles

Malgré leur cerveau relativement petit, les abeilles possèdent des capacités cognitives remarquables. Le cerveau d’une abeille est capable d’effectuer des tâches complexes telles que la navigation, la mémoire et l’apprentissage. Voici quelques aspects notables du cerveau de l’abeille :

Structure

Le cerveau d’une abeille est divisé en différentes sections, chacune ayant un rôle spécifique. Les corps des champignons sont responsables de l’intégration sensorielle et de l’apprentissage, les lobes antennes sont impliqués dans l’olfaction (le sens de l’odorat) et les lobes optiques sont responsables du traitement visuel.

Mémoire et apprentissage

Les abeilles sont capables d’apprentissage associatif, ce qui signifie qu’elles peuvent associer certaines odeurs ou signaux visuels à des récompenses telles que le nectar. Cette capacité est utile pour mémoriser l’emplacement des fleurs. Les abeilles ont une mémoire à court terme (de quelques secondes à quelques minutes) et à long terme (de quelques jours à quelques semaines), ce qui leur permet de se souvenir de l’emplacement des sources de nourriture.

La navigation

Les abeilles utilisent une combinaison d’intégration de chemins, de reconnaissance de points de repère et même de position du soleil dans le ciel pour se déplacer. Elles peuvent se souvenir de la direction et de la distance qui les sépare de leur ruche par rapport à une source de nourriture et communiquer ces informations aux autres abeilles en utilisant une « danse frétillante ».

Communication

Les abeilles sont également capables de formes de communication sophistiquées. L’exemple le plus célèbre est la danse frétillante, qu’elles utilisent pour indiquer aux autres abeilles la direction et la distance jusqu’à une source de nourriture. L’angle de la danse par rapport à la verticale indique la direction par rapport au soleil, et la durée de la phase de remuement indique la distance.

Le sens du nombre

Des études récentes suggèrent que les abeilles ont même une compréhension de base des concepts numériques. Ils peuvent être entraînés à reconnaître les couleurs représentant des quantités spécifiques et à choisir entre différents nombres de formes ou de symboles.

Résolution de problème

Les abeilles ont montré leur capacité à résoudre des problèmes complexes. Par exemple, certaines études ont montré que les abeilles peuvent apprendre à tirer une ficelle ou à pousser une balle pour recevoir une récompense, démontrant ainsi leur compréhension des causes et des effets.

Il est important de noter que même si les abeilles font preuve de ces capacités remarquables, leur cerveau est fondamentalement différent de celui des humains. Ils ont évolué pour être incroyablement efficaces dans l’exécution de tâches spécifiques nécessaires à leur survie et à leur reproduction, mais ils n’ont pas la même intelligence générale que les humains. L’étude du cerveau et du comportement des abeilles peut fournir des informations fascinantes sur la façon dont des processus cognitifs complexes peuvent émerger de structures neuronales relativement simples.

Par Andreï Ionescu, Espèces-menacées.fr Rédacteur