Als een wiskundig concept is het idee van nul relatief nieuw in de menselijke samenleving - en onbetwistbaar revolutionair. Het heeft mensen toegestaan om algebra, calculus en Cartesiaanse coördinaten te ontwikkelen; vragen over de eigenschappen ervan blijven wiskundig debat aanwakkeren. Het klinkt dus misschien onwaarschijnlijk dat bijen - voor de zekerheid complexe en op de gemeenschap gebaseerde insecten, maar toch lijken hun eigen numerieke concept van het niets onder de knie te hebben.
Ondanks hun hersenen ter grootte van een sesamzaad hebben honingbijen zich bewezen als de wonderen van de insectenwereld. Onderzoeker heeft ontdekt dat ze tot ongeveer vier kunnen tellen, abstracte patronen kunnen onderscheiden en locaties kunnen communiceren met andere bijen. Nu hebben Australische wetenschappers ontdekt wat misschien wel hun meest indrukwekkende cognitieve vermogen tot nu toe is: "nulverwerking", of het vermogen om het niets te conceptualiseren als een numerieke waarde die kan worden vergeleken met meer tastbare hoeveelheden zoals één en twee.
Hoewel het intuïtief lijkt, is het vermogen om nul te begrijpen eigenlijk vrij zeldzaam bij soorten - en ongehoord bij ongewervelde dieren. In een persbericht, de auteurs van een paper gepubliceerd 8 juni in het tijdschrift Science genaamd soorten met dit vermogen een "elite club" die bestaat uit soorten die we over het algemeen vrij intelligent beschouwen, waaronder primaten, dolfijnen en papegaaien. Zelfs mensen zijn niet altijd in die club geweest: het concept nul verscheen voor het eerst in India rond 458 AD, en ging pas in het Westen in 1200, toen de Italiaanse wiskundige Fibonacci het bracht en een groot aantal andere Arabische cijfers bij zich had.
Maar dierkennisonderzoekers aan de RMIT University of Melbourne, Monash University in Clayton, Australië en de Universiteit van Toulouse in Frankrijk hadden een voorgevoel dat honingbijen misschien een van de weinige soorten zijn die het concept kunnen begrijpen. Ondanks het feit dat ze minder dan een miljoen neuronen in hun hersenen hebben - vergeleken met 86.000 miljoen in een menselijk brein - erkende het team hun cognitieve potentieel.
"Mijn laboratorium begon bewijs te verzamelen dat bijen een aantal geavanceerde cognitieve taken konden uitvoeren, zoals het gebruik van gereedschap, 'voetballen' - een bal manipuleren om een beloning te krijgen - en het leren coderen van informatie in menselijke gezichten, " zegt Adrian Dyer, een postdoctorale student aan de RMIT University of Melbourne en co-auteur van de studie. "We wisten dat dit diermodel heel goed in staat was complexe dingen te leren ... het was het juiste moment om een experiment te formaliseren om te zien of het bijenbrein het concept nul kon verwerken."
Om deze hypothese te testen, leerde het team de bijen eerst de concepten "groter dan" en "kleiner dan", wat eerder onderzoek suggereerde dat de bijen zouden kunnen doen. De onderzoekers dachten dat als de bijen met succes konden aantonen dat ze begrepen dat nul kleiner was dan verschillende positieve getallen, dit zou aantonen dat de insecten het begrip van de numerieke waarde van nul begrijpen.
Om dit te doen, lokten ze eerst twee groepen van elk 10 bijen naar een muur waar twee witte panelen met verschillende aantallen zwarte vormen werden getoond. Ze besloten de helft van de bijen "minder dan" en de andere helft "groter dan" te leren, met behulp van voedselbeloningen om de bijen te trainen om naar het paneel te vliegen met respectievelijk minder of meer vormen. Bij het vergelijken van twee witte panelen met elk een positief aantal vormen, leerden bijen snel om naar de juiste te vliegen.
De echte uitdaging kwam echter toen een van de panelen helemaal geen vormen bevatte. In verschillende proeven stroomden de "kleiner dan" bijen naar het lege paneel en de "groter dan" bijen in het paneel met vormen. Ondanks de kleine steekproefgrootte van de studie, geloofden de onderzoekers dat de bijen geen verwerkingscapaciteit vertoonden.
Het succes van de bijen bij nulverwerking was veel beter toen het blanco paneel werd vergeleken met een paneel met vele vormen - zeg, vier of vijf - dan wanneer het werd vergeleken met een paneel dat minder bevatte. Met andere woorden, hoe verder het vergelijkingsgetal van nul kwam, hoe beter de bijen konden bepalen welk paneel minder vormen had. Interessant is dat dit consistent is met de resultaten die onderzoekers hebben gevonden bij menselijke kinderen die een vergelijkbaar experimenteel ontwerp gebruiken, zegt Dyer. Hij zegt dat deze gelijkenis in de ontwikkeling van het vermogen van de bijen en de mens om nul te verwerken suggereert dat bijen en mensen waarschijnlijk op analoge wijze nul opvatten.
Andere bijkenningsexperts betwijfelen echter dat dit experiment definitief bewijst dat bijen het nulconcept krijgen. Clint Perry, een onderzoeker aan de Queen Mary University in Londen, die een groot deel van zijn carrière heeft besteed aan het bestuderen van bijenkennis, zegt dat er waarschijnlijk andere verklaringen voor het gedrag van de bijen kunnen zijn die hem "niet overtuigd" maken dat bijen echt begrijpen dat concept nul.
"De moeilijkere verklaring voor de resultaten is dat de bijen 'beloningsgeschiedenis' gebruikten om de taak op te lossen - dat wil zeggen, hoe vaak elk type stimulus werd beloond, " zegt Perry. Het is mogelijk dat de 'minder-dan'-bijen bijvoorbeeld net aan het leren waren dat het lege paneel ze 100 procent van de tijd beloonde, het eenvormige paneel 80 procent van de tijd, enzovoort. Met andere woorden, ze speelden gewoon de beste kansen die ze konden met de panelen die ze te zien kregen, zonder het concept te begrijpen.
"Ik kon [de nulverwerking van bijen] zien als een mogelijkheid - het kunnen tellen en de waarde van getallen kunnen evalueren kan een adaptief voordeel voor overleving geven", zegt Perry. “Ik snap niet waarom [bijen] dat niet konden. Maar deze experimenten moeten worden herhaald en de interpretatie moet worden geverifieerd om dat te bereiken. "
Dyer blijft optimistisch over de geldigheid van de resultaten van zijn team. Hij zegt ook dat dit onderzoek suggereert dat het vermogen om nul te conceptualiseren vaker voorkomt dan we denken - oude mensen, zo postuleert hij, hadden waarschijnlijk het potentieel voor nulverwerking, cognitief gezien.
"We hadden een aantal oude menselijke culturen die het concept nul nooit lijken te hebben gebruikt ... maar als we over diersoorten kijken, zien we dat hun hersenen in staat zijn deze informatie te verwerken", zegt Dyer. “Dus oude beschavingen hadden hersens die zeker nul konden verwerken. Het ging gewoon over hoe hun cultuur was opgezet; ze waren niet zo geïnteresseerd in het denken over nummerreeksen.
Een praktische implicatie voor het onderzoek ligt in de ontwikkeling van kunstmatige intelligentie; Dyer denkt dat reverse-engineering hoe de hersenen van dieren zoals bijen werken ons zou kunnen helpen de vaardigheden van kunstmatige geesten te verbeteren. Maar de eerste stap is het onderzoeken van de hersenprocessen achter dit vermogen.
"We staan aan het begin van een poging om het concept van nul te begrijpen en hoe onze hersenen het kunnen coderen, " zegt hij. “Deze studie heeft hoogwaardige gedragsgegevens opgeleverd en daaruit kun je een aantal conclusies trekken. Maar we weten niet precies welke neurale netwerken er spelen - dat is toekomstig werk dat we hopen te doen. "
