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# La biologia # Biologia evolutiva

L'evoluzione dell'apprendimento e dell'insegnamento negli animali

Esaminando come si acquisisce e si trasmette la conoscenza tra le specie.

Ludovic Maisonneuve, L. Lehmann, C. Mullon

― 8 leggere min


Imparare e Insegnare Imparare e Insegnare nella Natura condividono conoscenze. Come gli animali acquisiscono e
Indice

Gli animali, compresi gli esseri umani, apprendono dall’ambiente per sopravvivere e riprodursi. Possono acquisire conoscenze dalle loro esperienze o osservando gli altri. Questo processo di apprendimento può avvenire in vari modi: dai genitori ai figli, dalle generazioni più anziane a quelle più giovani, o tra coetanei. Come gli animali bilanciano il loro tempo e le loro energie tra questi metodi di apprendimento è conosciuto come il loro programma di apprendimento. Capire come questi programmi evolvono è complesso perché coinvolge vari compromessi e influenze sociali.

Acquisizione della Conoscenza

Gli animali ottengono conoscenza attraverso:

  • Apprendimento Verticale: Apprendere dai genitori.
  • Apprendimento Obliquo: Apprendere da individui più anziani che non sono genitori.
  • Apprendimento Individuale: Acquisire conoscenza tramite esperienze personali.

Questi metodi di apprendimento possono avere costi e benefici diversi. Ad esempio, apprendere dagli altri può richiedere meno tempo e ridurre i rischi rispetto a provare qualcosa da soli. Di solito, gli animali giovani apprendono di più dagli altri e, man mano che crescono, iniziano a fare più affidamento sulle proprie esperienze.

I benefici dell’apprendimento sociale possono portare a una conoscenza cumulativa. Ciò significa che, nel corso delle generazioni, gli individui possono raccogliere più informazioni collettivamente rispetto a quanto potrebbero fare da soli. Questa accumulazione è stata importante per l'evoluzione delle società umane ed è osservata in molte altre specie.

Fattori che Influenzano l'Apprendimento

Diversi fattori sono importanti in come evolvono i programmi di apprendimento:

  • Costi di Apprendimento: Quanto è costoso, in termini di tempo ed energia, apprendere dagli altri rispetto all'apprendere da soli.
  • Struttura della Popolazione: Il modo in cui gli individui sono legati può influenzare l'apprendimento. Ad esempio, apprendere dai parenti è spesso vantaggioso.
  • Variabilità Ambientale: Quanto cambia l'ambiente nel tempo può influenzare se l'apprendimento sociale o individuale sia più efficace.

Quando gli individui apprendono dagli altri, l'efficacia di ciò che apprendono può dipendere significativamente da ciò che sanno i loro coetanei o genitori.

Insegnamento e il suo Ruolo nell'Apprendimento

L’insegnamento è quando un individuo aiuta un altro a imparare, di solito a un costo per il docente. Questi comportamenti possono includere guidare, modificare l'ambiente per un miglior apprendimento, o premiare gli apprendisti per comportamenti specifici. L'insegnamento avviene spesso tra individui legati perché i benefici possono estendersi alla famiglia.

Quando è coinvolto l'insegnamento, questo influenza sia l'apprendimento che la trasmissione della conoscenza in una popolazione. Ad esempio, se i genitori insegnano ai loro figli, potrebbe avere senso che gli animali giovani trascorrano più tempo ad apprendere da loro e meno dagli altri.

Evoluzione Congiunta di Apprendimento e Insegnamento

I programmi di apprendimento e i metodi di insegnamento possono evolvere insieme. Solo alcuni programmi di apprendimento consentono un insegnamento efficace. Ad esempio, se un programma di apprendimento supporta l'apprendimento verticale, questo crea opportunità per i genitori di insegnare ai propri figli.

Se gli individui sviluppano metodi di insegnamento migliori, questo può portare a cambiamenti nei programmi di apprendimento che migliorano la conoscenza tra le generazioni. Se l'insegnamento migliora la trasmissione della conoscenza, può consentire strategie di apprendimento più efficienti all'interno della popolazione.

Modello delle Dinamiche di Apprendimento

Per esaminare come evolvono l'insegnamento e i programmi di apprendimento, i ricercatori possono creare modelli matematici. Questi modelli considerano una popolazione in cui gli individui possono apprendere in modi diversi. Mostrano che quando si insegna, c'è un impatto significativo su come la conoscenza si accumula nel corso delle generazioni.

Il modello presuppone che gli individui possano investire il loro tempo apprendendo dai genitori, dagli altri, o tramite esperienze individuali. L'insegnamento può accelerare i processi di apprendimento. La velocità con cui si accumula la conoscenza dipende da come gli individui apprendono l'uno dall'altro.

Dinamiche di Conoscenza Generazionale

In una data generazione, i giovani apprendono prima dai genitori, poi da altri adulti, e infine dalle proprie esperienze. Durante questo apprendimento, possono incontrare nuove idee che aumentano la loro conoscenza. I genitori possono investire energie nell'insegnamento, anche se ciò comporta dei costi.

La conoscenza appresa socialmente potrebbe non rimanere utile all'infinito. Con l'emergere delle nuove generazioni, la rilevanza della conoscenza più vecchia può svanire. Questo processo varia tra generazioni e può dipendere dalla frequenza con cui cambia l'ambiente.

Conoscenza Individuale e Totale nelle Popolazioni

Man mano che gli individui apprendono, accumulano conoscenze che possono influenzare il loro successo riproduttivo. La conoscenza tende a migliorare il numero di prole che sopravvive fino all'età adulta. In una popolazione, man mano che la conoscenza si accumula, anche la conoscenza totale disponibile per gli individui aumenta.

Quando gli individui apprendono dagli altri, le dinamiche della conoscenza nella popolazione cambiano. Se molti individui producono conoscenze uniche attraverso esperienze personali, la conoscenza complessiva nella comunità cresce significativamente. Al contrario, se la maggior parte degli individui apprende le stesse cose, c'è meno aumento della conoscenza totale.

Fecundità Efficace e i suoi Ingiustamenti

La conoscenza di un individuo può influenzare direttamente il suo successo nella riproduzione. Coloro che sanno di più possono produrre più prole, ma i costi dell'insegnamento possono ridurre il numero di prole se i genitori trascorrono troppo tempo ad insegnare piuttosto che prendersi cura di loro.

Tre principali effetti influenzano la riproduzione di un individuo:

  • Più conoscenza ha un individuo, più prole può produrre.
  • Insegnare richiede sforzo, il che può distogliere dalle altre responsabilità genitoriali.
  • La competizione per le risorse tra i cuccioli può essere influenzata dal livello di insegnamento fornito dal genitore.

In sostanza, un equilibrio tra insegnamento, apprendimento e riproduzione è essenziale per il successo in una popolazione.

Impatto di Apprendimento e Insegnamento sulla Conoscenza

L'evoluzione dei comportamenti di apprendimento e insegnamento può migliorare il trasferimento di conoscenza all'interno delle popolazioni. L'insegnamento influenza quanto tempo gli individui dedicano a diversi metodi di apprendimento. Quando i genitori insegnano in modo efficace, i loro figli tendono ad acquisire conoscenze più rapidamente e possono poi passare all'apprendimento individuale quando hanno abbastanza conoscenza di base.

L'evoluzione congiunta di apprendimento e insegnamento può portare a una maggiore conoscenza all'interno della popolazione, che a sua volta può supportare un maggior successo riproduttivo e crescita della popolazione.

Effetti dell'Ambiente sull'Apprendimento

L'ambiente gioca un ruolo critico nel plasmare i comportamenti di apprendimento. In ambienti stabili dove la conoscenza rimane rilevante, l'apprendimento sociale può essere vantaggioso. Al contrario, quando le condizioni cambiano rapidamente, l'apprendimento individuale potrebbe avere la precedenza poiché consente agli individui di adattarsi rapidamente.

La quantità di variazione nella conoscenza tra gli individui può anche influenzare quali metodi di apprendimento sono favoriti. Quando gli individui affrontano sfide o stimoli diversi, c'è una maggiore possibilità di creare conoscenze uniche, che possono contribuire all'apprendimento complessivo della popolazione.

Variazione e Selezione dei Tratti di Apprendimento

I tratti associati all'acquisizione di conoscenza possono variare notevolmente tra le diverse specie. Che si tratti di differenze genetiche o di esperienze personali, tali variazioni possono portare a diverse efficienze di apprendimento. Alcuni studi hanno indicato che gli individui che si affidano pesantemente a una forma di apprendimento possono farlo a spese di un'altra, suggerendo un compromesso.

C'è spesso una correlazione all'interno delle popolazioni tra insegnamento e apprendimento individuale. Coloro che investono nell'insegnamento spesso dedicano meno tempo all'apprendimento sociale, poiché l'insegnamento può semplificare il trasferimento della conoscenza alla prole.

Il Sindrome Insegnante-Innovatore

Nelle popolazioni dove l'insegnamento è comune, possiamo vedere un fenomeno chiamato "sindrome insegnante-innovatore". Questo significa che gli individui che insegnano frequentemente innovano anche di più grazie al tempo risparmiato dall'apprendimento sociale ridotto. Tuttavia, coloro che insegnano possono sostenere costi, il che può portare a un equilibrio di strategie all'interno della popolazione.

La distribuzione dei tratti di apprendimento può rivelare schemi in cui gli individui rispondono in modo adattivo al loro ambiente, portando a cambiamenti nel modo in cui la conoscenza si accumula nel tempo.

Implicazioni dell'Insegnamento in Individui Non-Relazionati

Sebbene l'insegnamento avvenga tipicamente tra parenti, come nelle interazioni tra genitori e figli, ci sono casi in cui anche individui non-relazionati si impegnano nell'insegnamento. Questo può avvenire in gruppi sociali dove i comportamenti cooperativi sono prevalenti. Ad esempio, in alcune società umane, l'insegnamento avviene ampiamente, non solo tra parenti, evidenziando l'importanza della conoscenza condivisa per il successo collettivo.

L'insegnamento può fornire benefici che si estendono oltre il destinatario immediato. Anche i non-parenti possono acquisire abilità o conoscenze preziose attraverso queste interazioni, il che può rafforzare i legami comunitari e il progresso collettivo.

Conclusione

In sintesi, l'evoluzione dei comportamenti di insegnamento e apprendimento gioca un ruolo significativo in come la conoscenza viene acquisita e trasmessa all'interno delle popolazioni. Questi processi sono influenzati da una varietà di fattori, comprese le condizioni ambientali, le relazioni individuali, e i costi intrinseci dell'insegnamento.

Man mano che la comprensione delle dinamiche tra programmi di apprendimento e insegnamento continua a crescere, questo offrirà spunti sulle complessità dell'evoluzione della conoscenza non solo negli animali, ma anche nelle società umane. Questo ha implicazioni per comprendere lo sviluppo culturale e la trasmissione delle abilità attraverso le generazioni. Esaminando queste relazioni, otteniamo informazioni sulle caratteristiche uniche dell'apprendimento e dell'accumulo di conoscenza che definiscono le specie, compresi gli esseri umani, nel corso della storia.

Fonte originale

Titolo: The coevolution of learning schedules and teaching enhances cumulative knowledge and drives a teacher-innovator syndrome

Estratto: Natural selection shapes how individuals learn and acquire knowledge from their environment. Under the right conditions, this can lead to the evolution of learning schedules--how individuals allocate resources to acquire knowledge throughout their lifespan--that promote the accumulation of knowledge across generations ("cumulative knowledge" or "cumulative culture"). In spite of having been observed across multiple taxa, the role of parental teaching in this evolutionary process remains understudied. Using mathematical modelling, we show that learning schedules and parental teaching coevolve, resulting in greater time spent learning individually and innovating, as well as greater inter-generational transfer of knowledge from parent to offspring. These outcomes together enhance cumulative knowledge. Our analyses further reveal that within populations, selection typically favours an association between teaching and individual learning whereby some individuals innovate and teach within the family ("knowledge producers" with extensive knowledge), while others teach less and learn socially outside of the family ("knowledge scroungers" with less knowledge). Overall, our findings indicate that the coevolution of learning schedules and teaching promotes knowledge accumulation within and between generations, and favours diversity within and between populations in knowledge acquisition, possession and transmission.

Autori: Ludovic Maisonneuve, L. Lehmann, C. Mullon

Ultimo aggiornamento: Dec 11, 2024

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.28.601211

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.28.601211.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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