Studie zeigt: Bienen können Symbole mit Zahlen verknüpfen

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Symbolbild: Bienen. Copyright: A. Müller für grenzwissenschaft-aktuell.de

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Melbourne (Australien) – Nachdem in früheren Untersuchungen bereits gezeigt werden konnte, dass Bienen das Konzept des Wertes Null verstehen und grundlegende Berechnungen durchführen können (…GreWi berichtete), belegen australische Wissenschaftler nun, dass die winzigen Gehirne der emsigen Insekten sogar in der Lage sind, Symbole mit Zahlen zu verbinden.

Wie die Forscher um Dr. Scarlett Howard und Professor Adrian Dyer von der RMIT University aktuell im Fachjournal „Proceedings of the Royal Society B“ (DOI: 10.1098/rspb.2019.0238) berichten, haben sie Honigbienen so trainiert, dass sie ein Symbol einer bestimmten Menge zuordnen können. Die Bienen haben während dieses Vorgangs herausgefunden, dass ein Symbol eine numerische Menge darstellt.

„Diese Erkenntnis wirft ein neues Licht auf die Entwicklung numerischer Fähigkeiten im Laufe von Jahrtausenden und eröffnet sogar neue Möglichkeiten für die Kommunikation zwischen Menschen und anderen Arten“, so FFF. „Zudem weist das Studienergebnis auch auf neue Ansätze für bioinspiriertes Computing hin, die den hocheffizienten Ansatz des Gehirns nachbilden können.“

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Während Menschen die einzige Spezies sind, die Systeme zur Darstellung von Zahlen entwickelt haben – wie nicht zuletzt die arabischen Ziffern, die wir jeden Tag verwenden – zeigt die Forschung, dass das grundlegende Konzept auch von einem Gehirn erfasst werden kann, das sehr viel kleiner ist als das menschliche Gehirn.

“Wir halten es für selbstverständlich, wenn wir als Kinder die Zahlen gelernt haben, aber zu erkennen, was “4” bedeutet, erfordert ein hohes Maß an kognitiven Fähigkeiten”, so Dyer und führt dazu weiter aus: “Studien haben gezeigt, dass Primaten und Vögel auch lernen können, Symbole mit Zahlen zu verknüpfen, aber dies ist das erste Mal, dass wir dies bei Insekten beobachten.“

Hintergrund
Schon frühere Studien konnten zeigen, dass eine Reihe von nicht-menschlichen Tieren gelernt haben, dass Symbole Zahlen darstellen können, einschließlich Tauben, Papageien, Schimpansen und Affen.

Einige dieser Leistungen waren beeindruckend: So erlernten etwa Schimpansen arabische Zahlen und konnten sie richtig anordnen, während ein afrikanischer Graupapagei namens Alex die Namen von Zahlen lernen und die Mengen summieren konnte. Die neue Studie zeigt erstmals, dass diese komplexe kognitive Kapazität nicht auf Wirbeltiere beschränkt ist.

Während Menschen über 86 Milliarden Neuronen (Nervenzellen) im Gehirn verfügen, haben Bienen weniger als eine Million. Menschen und Biene sind zudem durch über 600 Millionen Jahre Evolution getrennt. “Aber wenn Bienen die Fähigkeit haben, etwas so Komplexes wie eine von Menschen gemachte Symbolsprache zu lernen, eröffnet dies aufregende neue Wege für die zukünftige Kommunikation zwischen Arten.”

Der Aufbau des Bienen-Experiments zur Verknüpfung on Zahlen und Symbolen. Copyright/Quelle: RMIT University

Der Aufbau des Bienen-Experiments zur Verknüpfung on Zahlen und Symbolen.
Copyright/Quelle: RMIT University

Im Experiment wurden einzelnen Honigbienen (Apis mellifera) darin trainiert, in einem Y-förmigen Labyrinth, ein Symbol korrekt mit Zahlenelementen in Übereinstimmung zu bringen. Anschließend wurde geprüft, ob die Tiere ihr neues Wissen anwenden können, um das Symbol mit verschiedenen Elementen derselben Menge abzustimmen (Beispiel: „2“ wie zwei Bananen, zwei Bäume oder zwei Hüte darstellen kann). Eine zweite Bienen-Gruppe wurde im umgekehrten Ansatz trainiert, indem sie eine Reihe von Zahlenelementen mit einem Symbol verbunden werden sollte.

Schematischer Aufbau der beiden Experimente. Copyright: RMIT University

Schematischer Aufbau der beiden Experimente.
Copyright: RMIT University

Während beide Gruppen also eine spezifische Ausbildung, waren die verschiedenen Gruppen nicht in der Lage, die Zuordnung umzukehren und herauszufinden, was zu tun ist, wenn sie mit dem Gegenteil (Zeichen-zu-Zahl oder Zahl-zu-Zeichen) konfrontiert wurden

“Das legt nahe, dass die Verarbeitung von Zahlen und das Verständnis von Symbolen in verschiedenen Regionen des Bienengehirns stattfinden, ähnlich wie die getrennte Verarbeitung im menschlichen Gehirn”, erklärt Howard. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass Honigbienen nicht auf dem Niveau der Tiere sind, die in der Lage waren, Symbole als Zahlen zu lernen und komplexe Aufgaben auszuführen.“

Zum Thema

Dennoch haben die Ergebnisse Auswirkungen auf unser Wissen über Lernen, das Umkehren von Aufgaben und die Art und Weise, wie das Gehirn Verbindungen und Assoziationen zwischen Konzepten herstellt, so die Kognitionswissenschaftler. “Wenn wir herausfinden, wie solch komplexe numerische Fähigkeiten von Miniaturgehirnen erfasst werden können, können wir besser verstehen, wie sich das mathematische und kulturelle Denken beim Menschen und möglicherweise auch bei anderen Tieren entwickelt hat.”

Das Studium des Gehirns von Insekten bietet faszinierende Möglichkeiten für das zukünftige Design hocheffizienter Computersysteme, so Dyer und erläutert dazu weiter “Wenn wir nach Lösungen für komplexe Probleme suchen, stellen wir häufig fest, dass die Natur diese Aufgabe bereits viel eleganter und effizienter erledigt hat. Das Verständnis, wie kleine Bienenhirne Informationen verwalten, eröffnet Wege zu biologisch inspirierten Lösungen, die einen Bruchteil der Leistung herkömmlicher Verarbeitungssysteme nutzen.”

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