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Umwelt+Natur

Mit Teamwork zum Erfolg: Wie Ratten zusammenarbeiten

Ratte
Eine der Testratten, die farbige Markierung erleichtert ihr Tracking im Labryinth. (Bild: Péter Palatitz/ Máté Nagy)

Sich auf die eigene Aufgabe konzentrieren, aber dabei stets auf andere achten: Das ist der Schlüssel zum Erfolg – zumindest für Ratten, wenn sie als Gruppe auf Erkundungstour gehen. Mit Hilfe von Videotracking haben Forscher untersucht, wie Ratten einzeln und in Gruppen ein Labyrinth erkunden. Dabei waren die Nager im Team erfolgreicher. Die Analyse ihrer Suchstrategien könnte zum Beispiel dabei helfen, autonome Roboter zu programmieren.

Um zu überleben, sind fast alle Tiere in freier Wildbahn darauf angewiesen, Ressourcen wie Wasser und Nahrung in ihrer Umgebung zu finden. Welche Suchstrategien wenden sie dabei an? Bisherige Forschungen haben diese Frage vor allem mit Blick auf das Individuum untersucht. Viele Tierarten arbeiten aber bei komplexen Suchaufgaben zusammen. Ratten etwa sind sehr soziale Tiere, die gemeinsam große Bauten mit zahlreichen Gängen bewohnen.

Gemeinsam im Labyrinth

Wie sich die Nager dabei organisieren, haben nun Forscher um Máté Nagy von der Eötvös University in Ungarn sowie der Universität Konstanz und dem Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie in Konstanz untersucht. Dafür ließen sie Ratten gemeinsam ein Labyrinth erkunden. Sie markierten die Tiere farblich und verfolgten ihre Bewegungen per Videotracking. Das Labyrinth bestand aus einer Vielzahl an Y-förmigen Kreuzungen und insgesamt 16 Endpunkten. An jedem Endpunkt wartete ein Wasserspender auf die durstigen Ratten, doch nur einer davon war gefüllt. Die Ratten mussten also an jeder Wegkreuzung entscheiden, in welche Richtung sie gehen, um schließlich die Belohnung – das Wasser – zu finden. Das Labyrinth hatte hohe Wände, sodass sich die Ratten gegenseitig nur sehen konnten, wenn sie sich in unmittelbarer Nähe befanden. Visuelle Kommunikation über weitere Strecken war somit nicht möglich. Die Ratten konnten jedoch Geruchsmarken setzen.

Die Forscher schickten die Ratten sowohl einzeln als auch in Achtergruppen auf Erkundungstour und maßen die Zeit, bis die Tiere das Wasser fanden. „Wir haben festgestellt, dass Gruppen bei der Suche nach einem Ziel besser abschneiden als Individuen, selbst wenn sie nur begrenzt in der Lage sind, zu kommunizieren oder Informationen auszutauschen“, sagt Nagy. Im Durchschnitt waren die gemeinsam suchenden Ratten 35 Sekunden schneller als auf sich allein gestellte Tiere – und das obwohl die Nager in der Gruppe sich nicht immer ausschließlich auf die Suche konzentrierten, sondern auch Zeit mit sozialen Interaktionen verbrachten. Was genau führte zu diesem Gruppenerfolg? Um das zu beantworten, analysierten die Forscher, welche Faktoren den Laufweg der Ratten beeinflussen.

Neue Wege gehen, anderen folgen

Würden sich die Ratten zufällig durch das Labyrinth bewegen, bestände an jeder Wegkreuzung eine Wahrscheinlichkeit von 50 Prozent für jede der beiden Richtungen. Wie die Forscher feststellten, zeigten die Ratten jedoch deutliche Präferenzen, die ihren Sucherfolg erhöhten: In 78 Prozent der Fälle wählten sie einen Gang, der länger nicht besucht worden war, in 60 Prozent der Fälle entschieden sie sich für die Richtung, in der unerforschte Endpunkte lagen, und in 63 Prozent der Fälle liefen sie zu Artgenossen in Sichtweite. Bevor eine Ratte das Wasser gefunden hatte, legte sie die größte Priorität darauf, unerforschte Gebiete zu erkunden. Wenn sie das Ziel erreicht und getrunken hatte, lief sie weiter durch das Labyrinth, kehrte aber überdurchschnittlich häufig zur Wasserstelle zurück. So fanden auch Ratten, die ihr folgten, die Belohnung – und das obwohl Ratten, die bereits getrunken hatten, nicht häufiger verfolgt wurden als solche, die sich noch auf der Suche befanden.

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In einer Computersimulation bildeten die Forscher das Verhalten der Ratten nach und konnten so bestätigen, dass eine ausgewogene Kombination aus eigener Erkundung und dem Verfolgen anderer Ratten die besten Ergebnisse bringt. „Forscherinnen und Forscher haben bislang in zahlreichen Studien beschrieben, wie Individuen ihre Navigationsleistung verbessern, indem sie anderen folgen – oder indem sie in einer Gruppe sind. In unserer Studie kombinierten wir zwei klassische experimentelle Komponenten, um die Mechanismen hinter solcher Gruppennavigation im Detail aufzudecken: Die Erkundung eines Labyrinths, durchgeführt von der hochgradig sozialen Ratte als Modellorganismus. Indem wir diese Elemente zusammenbrachten, konnten wir erfolgreich die Suchstrategien aufdecken, die Gruppen zu mehr Erfolg als Einzeltieren verhelfen“, sagt Co-Autorin Andrea Flack von der Universität Konstanz.

Die einfachen Entscheidungsregeln der Ratten können auch dabei helfen, Algorithmen für künstliche Suchsysteme zu entwickeln: „Das können unter anderem Aufgaben sein, bei denen eine Gruppe autonomer Roboter komplexe, labyrinthische Umgebungen erkundet, die nur eine begrenzte Kommunikation zulassen, wie zum Beispiel in verlassenen Minen“, so Nagy.

Quelle: Máté Nagy (Eötvös University, Ungarn) et al., Current Biology, doi: 10.1016/j.cub.2020.08.079

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