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I macaqui svelano intuizioni sulle strategie di ricerca del cibo

Uno studio rivela come i macachi si adattino nei loro metodi di ricerca del cibo in ambienti sconosciuti.

Alexander Gail, N. Shahidi, Z. Ahmed, Y. Badayeva, I. Lacal

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Le scimmie usano metodi diversi per trovare Cibo, soprattutto in posti dove è difficile trovarlo. Alcune scimmie si ricordano dove c'era cibo prima e tornano in quei posti, mentre altre cambiano approccio a seconda della stagione. I macachi, un tipo di scimmia, sono particolarmente bravi a vivere in tanti tipi diversi di posti. Spesso viaggiano per lunghe distanze ogni giorno, a volte anche diversi chilometri, per cercare cibo. I giovani maschi macachi a volte lasciano il loro gruppo per unirsi ad altri o per iniziare il loro.

I macachi incontrano spesso aree nuove e sconosciute mentre cercano cibo. Questa situazione li porta a cercare informazioni per aiutarli a decidere dove andare. Il modo in cui prendono decisioni può cambiare in base a quanto sanno o non sanno dell'ambiente che li circonda. Quando hanno opzioni poco chiare o risultati incerti, i macachi tendono a esplorare nuove scelte o cercare più informazioni. Studi hanno dimostrato che i macachi, insieme ad altri primati, possono riconoscere potenziali ricompense da queste scelte poco chiare. È interessante notare che i macachi preferiscono scelte che presentano un certo grado di incertezza piuttosto che quelle completamente certe o completamente casuali, specialmente se c'è abbastanza cibo disponibile. Sembrano motivati a ridurre la loro incertezza sui luoghi dove trovare cibo.

Campionamento e Esplorazione per il Cibo

Quando i macachi cercano cibo in aree sconosciute, possono provare strategie diverse per Raccogliere informazioni utili su dove il cibo potrebbe essere nascosto. Ad esempio, quando cercano cibo distribuito in modo casuale, gli animali possono adottare un approccio flessibile per trovare cibo sparso in diversi posti. Si pensa che i macachi, come altri animali, abbiano la tendenza a trascorrere più tempo a cercare in luoghi dove il cibo è stato trovato in passato. Questo potrebbe aiutarli a trovare più cibo nelle ricerche future.

Cercare in un'area con cibo nascosto può essere visto come una sfida in cui chi Cerca deve capire i posti migliori dove guardare. La strategia di ricerca può comportare delle scelte che minimizzano sforzo e tempo evitando luoghi che è meno probabile abbiano cibo. Ad esempio, quando cercano cibo nascosto in un ambiente difficile, alcuni animali possono aspettare di raccogliere informazioni prima di muoversi in un'altra posizione.

Cercando in modo casuale, alcuni animali, compresi i macachi, tendono a seguire un modello chiamato camminata Lévy, dove fanno passi di lunghezze varie in diverse direzioni. Questo significa che a volte percorrono distanze brevi tra una ricerca di cibo e l'altra e occasionalmente fanno passi più lunghi. Tuttavia, non è ancora chiaro se questo modello sia dovuto alle loro decisioni di ricerca o alla reale distribuzione del cibo nell'area.

Bilanciamento delle Strategie di Ricerca

Anche se la ricerca casuale può essere vantaggiosa, non spiega come gli animali cambiano i loro percorsi quando incontrano aree ricche di cibo. Ad esempio, animali come i gopher possono scavare più tunnel nelle aree con molte delle loro piante preferite. Alcuni delfini trascorrono tempo in posti dell'oceano dove hanno trovato cibo poco prima. Questa strategia di ricerca, nota come ricerca area-restrittiva, è vantaggiosa quando il cibo è concentrato in certi posti.

Quando gli animali trovano cibo, spesso adattano il loro comportamento di ricerca. Ad esempio, se un piccolo verme trova cibo in una piastra di petri, inizialmente si muove in linea retta ma inizia a muoversi più lentamente e con attenzione una volta trovato il cibo. Questo cambiamento nel comportamento potrebbe indicare un passaggio dalla ricerca ampia a focalizzarsi su un'area più piccola con cibo. Tuttavia, molti cercatori, compresi gli esseri umani, possono bilanciare esplorazione ed sfruttamento durante la loro ricerca, il che significa che continuano a cercare più cibo rimanendo consapevoli dell'ambiente circostante.

Impostazione dell'Esperimento

In questo studio, i ricercatori volevano capire come i macachi cercano cibo in un ambiente incerto. Hanno progettato un ambiente controllato chiamato Stanza di Esplorazione dove i macachi potevano cercare cibo nascosto su una griglia di cumuli di segatura. L'impostazione ha permesso ai ricercatori di monitorare e registrare come si muovevano le scimmie e quali percorsi sceglievano mentre cercavano.

In ogni sessione, le scimmie cercavano attraverso una griglia con cumuli di segatura. Alcuni di questi cumuli nascondevano pezzi di cibo, che erano stati posizionati secondo uno schema specifico. I ricercatori si sono assicurati che le scimmie non avessero conoscenze pregresse su dove si trovasse il cibo, rendendo il test equo per le loro strategie di ricerca.

Comportamento di Ricerca dei Macachi

Le scimmie hanno iniziato a cercare nel terreno senza un ordine particolare. In diverse sessioni, hanno trovato tra il 42% e il 100% del cibo nascosto sotto i cumuli. È interessante notare che il primo pezzo di cibo è stato trovato a volte al primo tentativo, mostrando l'imprevedibilità della ricerca in un'area sconosciuta.

I ricercatori hanno esaminato da vicino i percorsi di ricerca delle scimmie per vedere se somigliassero a modelli conosciuti di ricerca di cibo. Hanno scoperto che le distanze percorse dai macachi tra le ricerche seguivano una distribuzione heavy-tailed, simile a una camminata Lévy. Questo indica che i macachi a volte percorrevano lunghe distanze tra le loro ricerche. I macachi preferivano cercare cumuli vicini dopo aver trovato cibo, ma non limitavano la loro esplorazione solo a quelle aree.

Cercando Vicino alle Fonti di Cibo

Per capire meglio come trovare cibo influenzasse i modelli di ricerca dei macachi, i ricercatori hanno confrontato i loro movimenti dopo aver trovato cibo o un cumulo vuoto. Dopo aver incontrato cibo, i macachi tendevano a scegliere cumuli più vicini rispetto a quando avevano appena trovato un cumulo vuoto. Questo comportamento suggerisce che potrebbero aspettarsi di trovare più ricompense vicino ai posti che hanno già cercato con successo.

È interessante notare che mentre i macachi accorciavano temporaneamente la loro distanza di ricerca dopo aver trovato cibo, non smettevano completamente di esplorare. Invece, continuavano ad adattare la loro strategia di ricerca, mostrando una tendenza a mantenere un equilibrio tra cercare nelle vicinanze e esplorare più lontano.

Ricerca di informazioni nella Ricerca di Cibo

Trovare cibo forniva ai macachi informazioni preziose sull'area circostante. Quando cercavano in un cumulo, scoprivano se conteneva cibo e potevano prendere decisioni basate su quella conoscenza per la loro prossima ricerca. Queste informazioni permettono loro di concentrarsi su cumuli che potrebbero essere più promettenti in base alle loro esperienze precedenti.

I ricercatori hanno sviluppato un modello per comprendere meglio come la ricerca di informazioni, insieme alla ricerca di ricompense e alla conservazione dell'energia, avessero un ruolo nei modelli di ricerca dei macachi. Simulando diverse strategie basate su questi fattori, hanno potuto vedere come i macachi facessero le loro scelte e come ciò influenzasse i loro percorsi.

Simulando il Processo di Ricerca

Utilizzando il modello, i ricercatori sono stati in grado di generare diversi percorsi di ricerca basati su quanto i macachi pesassero informazioni, ricompense e prossimità. Hanno scoperto che i macachi adattavano le loro strategie in base all'ambiente in cui si trovavano. Ad esempio, quando il paesaggio aveva cibo distribuito ovunque, i macachi mostravano un comportamento più esplorativo rispetto a quando cercavano in aree dove il cibo era raggruppato strettamente.

Confrontando i risultati dei macachi con quelli prodotti dal modello, i ricercatori hanno notato differenze individuali nelle strategie di ricerca di ciascun macaco. Alcuni macachi sembravano dare priorità alla ricerca di informazioni più di altri, il che ha evidenziato strategie di ricerca uniche basate sulle loro esperienze passate o sulle loro tendenze comportamentali.

Adattarsi a Diverse Distribuzioni di Cibo

Lo studio ha anche esaminato come la struttura della distribuzione del cibo influenzasse il comportamento di ricerca dei macachi. Quando il cibo era raggruppato, i macachi mostravano una tendenza a rimanere più vicini a quell'area dopo aver trovato cibo. Tuttavia, quando il cibo era distribuito in modo casuale, il loro comportamento cambiava per diventare più esplorativo, consentendo loro di cercare nuove fonti di cibo in modo più efficace.

Simulando i comportamenti dei macachi in distribuzioni di cibo sia localizzate che sparse, i ricercatori hanno scoperto che incontrare cibo influenzava le loro distanze di ricerca in modi simili attraverso diversi terreni. Questa scoperta ha indicato che i macachi assumevano un certo livello di continuità nel modo in cui il cibo era distribuito, indipendentemente dalla casualità della sua posizione.

Conclusione

I risultati di questo studio rivelano che i macachi incorporano la ricerca di informazioni nelle loro strategie di ricerca mentre cercano in ambienti sconosciuti. Le scimmie hanno dimostrato modelli di ricerca simili a quelli di Lévy, indicando che bilanciano i loro sforzi di ricerca tra esplorare nuove fonti di cibo e sfruttare le aree dove hanno già trovato cibo. L'uso di un modello spaziale ha contribuito a spiegare il loro comportamento e ha mostrato che individui diversi adattavano le loro strategie di ricerca in base alle loro esperienze passate e alla natura della distribuzione del cibo.

Di conseguenza, la ricerca contribuisce alla nostra comprensione di come possano nascere differenze individuali nel comportamento di ricerca e come le scimmie, come altri animali, possano navigare ed adattare efficacemente le loro strategie nel cercare cibo in ambienti incerti.

Fonte originale

Titolo: Freely foraging macaques value information in ambiguous terrains

Estratto: Among non-human primates, macaques are recognized for thriving in a wide range of novel environments. Previous studies show macaques affinity for new information. However, little is known about how information-seeking manifests in their spatial navigation pattern in ambiguous foraging terrains, where the location and distribution of the food are unknown. We investigated the spatial pattern of foraging in free-moving macaques in an ambiguous terrain, lacking sensory cues about the reward distribution. Rewards were hidden in a uniform grid of woodchip piles spread over a 15 sqm open terrain and spatially distributed according to different patchy distributions. We observed Levy-like random walks in macaques spatial search pattern, balancing relocation effort with exploration. Encountering rewards altered the foraging path to favor the vicinity of discovered rewards temporarily, without preventing longer-distance travels. These results point toward continuous exploration, suggesting that explicit information-seeking is a part of macaques foraging strategy. We further quantified the role of information seeking using a kernel-based model, combining a map of ambiguity, promoting information seeking, with a map of discovered rewards and a map of proximity. Fitting this model to the foraging paths of our macaques revealed individual differences in their relative preference for information, reward, or proximity. The model predicted that a balanced contribution of all three factors performs and adapts to an ambiguous terrain with semi-scattered rewards, a prediction we confirmed using further experimental evidence. We postulate an explicit role for seeking information as a valuable entity to reduce ambiguity in macaques foraging strategies, suggesting an ecologically valid way of foraging ambiguous terrains. Graphical SummaryA) The experimental setup. Monkey Vin in a floor foraging session in the open arena of the Exploration Room. From a monkeys point of view, the terrain appeared as a uniform grid of woodchip piles arranged so that he could walk in the gap between the piles. Therefore, the terrain was ambiguous in the sense that it did not provide any sensory cue about the distribution and location of hidden rewards. Inset: Example foraging paths from one experimental session. Less than 20% of the woodchip piles, arranged in a disk shape on the floor, hid reward pieces (full piles; purple dots), and the rest were empty (black dots) B-D) Results of statistical analysis on the experimental data (top) and a generative or fitted kernel-based model of spatial foraging (bottom). B) Top: The distribution of step sizes, defined as distances between consecutive pile searches, is linear with a negative slope, suggesting a Levy-like distribution. A Levy-like distribution suggests that the monkey balanced energy preservation with exploration by taking short steps most of the time, medium-length steps sometimes, and long steps rarely. Bottom: A similar distribution of step sizes was produced in simulated foraging sessions in which the foraging agent makes choices among 108 locations, factoring in reward gain, information gain, and proximity of the pile. C) Top: The average of the step size immediately after encountering filled piles was shorter than that of empty piles. Bottom: similar results are achieved using the simulated agent in panel B bottom. D) Top: Two types of foraging terrains: a localized map with the disk-shaped arrangement of filled piles and a scattered map with 4 clusters of 3 filled piles. Bottom: weights of information seeking in one monkeys foraging choices, when the kernel-based model was fit to experimental data, show a more prominent role for information seeking on scattered terrains. O_FIG O_LINKSMALLFIG WIDTH=200 HEIGHT=57 SRC="FIGDIR/small/617791v2_ufig1.gif" ALT="Figure 1"> View larger version (23K): [email protected]@d9c41eorg.highwire.dtl.DTLVardef@dacc94org.highwire.dtl.DTLVardef@ad4167_HPS_FORMAT_FIGEXP M_FIG C_FIG

Autori: Alexander Gail, N. Shahidi, Z. Ahmed, Y. Badayeva, I. Lacal

Ultimo aggiornamento: 2024-10-27 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.11.617791

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.11.617791.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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