Kuten aivot, muurahaiskolonia toimii ilman keskitettyä hallintaa. Jokainen on joukko vuorovaikutuksessa olevia yksilöitä, joko neuroneja tai muurahaisia, käyttämällä yksinkertaisia kemiallisia vuorovaikutuksia, jotka aggregaatissa luovat heidän käyttäytymisensä. Ihmiset muistavat aivonsa. Voivatko pesäkepesäkkeet tehdä niin? Tämä kysymys johtaa toiseen kysymykseen: mikä on muisti? Ihmisille muisti on kyky muistuttaa jotain, mikä tapahtui aiemmin. Pyydämme tietokoneita myös toistamaan aiemmat toimet - tietokoneen ajatuksen sekoittuminen aivoiksi ja aivot tietokoneeksi on johtanut siihen, että otamme 'muistin' tarkoittamaan jotain kiintolevylle tallennettua tietoa. Tiedämme, että muistomme riippuu muutoksista siinä, kuinka paljon kytkettyjä neuroneja stimuloi toisiaan; että se vahvistetaan jotenkin unen aikana; ja että viimeaikainen ja pitkäaikainen muisti liittyy kytkettyjen neuronien eri piireihin. Mutta paljon emme vielä tiedä siitä, kuinka neuraaliset tapahtumat tulevat yhteen, onko olemassa tallennettuja esityksiä, joiden avulla puhumme jostakin, joka tapahtui aikaisemmin, tai kuinka voimme jatkaa aiemmin opittujen tehtävien suorittamista, kuten lukemista tai ajaa pyörällä.
Jokaisella elävällä olennolla voi olla yksinkertaisin muisti, muutos, joka johtuu menneistä tapahtumista. Katso puuta, joka on menettänyt oksan. Se muistaa, kuinka se kasvaa haavan ympärillä jättäen jälkiä kuoren kuvioon ja puun muotoon. Saatat pystyä kuvaamaan viimeisimmän kerran influenssan, tai et. Joko niin, kehosi "muistaa" tietyssä mielessä, koska joillakin soluillasi on nyt erilaisia vasta-aineita, molekyylireseptoreita, jotka sopivat kyseiseen virukseen.
Aikaisemmat tapahtumat voivat muuttaa sekä yksittäisten muurahaisten että muurahaiskolhojen käyttäytymistä. Yksittäiset puusepämiesten muurahaiset, jotka tarjosivat sokeriruokaa, muistivat sen sijainnin muutaman minuutin ajan; he todennäköisesti palasivat sinne, missä ruoka oli ollut. Toinen laji, Saharan aavikon muurahainen, kiertyy hedelmättömän aavikon ympärillä etsien ruokaa. Näyttää siltä, että tämän lajin muurahainen muistaa kuinka kauas se käveli tai kuinka monta askelta se suoritti, kun se viimeksi oli pesässä.
Punaisen puun muurahaiskolikko muistaa polkujärjestelmänsä, joka johtaa samoihin puihin vuosi toisensa jälkeen, vaikka yksikään muurahainen ei. Euroopan metsissä he ruokkivat korkeita puita ruokkiakseen kirvoja, jotka puolestaan syövät puuta. Heidän pesänsä ovat valtavia mäntyneuloja, jotka sijaitsevat samassa paikassa vuosikymmenien ajan ja jotka ovat käyttäneet monet sukupolvet sukupolvia. Jokaisella muurahaisella on taipumus viedä sama polku päivä päivältä samaan puuhun. Pitkän talven aikana muurahaiset hierovat yhdessä lumen alla. Suomalainen myrmecologist Rainer Rosengren osoitti, että kun muurahaisia ilmaantuu keväällä, vanhempi muurahainen sammuu nuoren kanssa vanhemman muurahaisen tavanomaista polkua pitkin. Vanhemmat muurahaiset kuolevat ja nuoremmat muurahaiset ottavat polun omikseen, mikä johtaa siirtokunnan muistamaan tai lisäämään edellisen vuoden polut.
Ravitseminen sadonkorjuukolonnissa vaatii jonkin verran erillistä muurahaismuistia. Muurahaiset etsivät hajallaan olevia siemeniä eivätkä käytä feromonisignaaleja; Jos muurahainen löytää siemenen, ei ole mitään tarvetta rekrytoida muita, koska lähellä ei todennäköisesti ole muita siemeniä. Rehut kulkevat polkua, joka voi ulottua jopa 20 metriin pesästä. Jokainen muurahainen poistuu polulta ja lähtee yksin etsimään ruokaa. Se etsii, kunnes löytää siemenen, palaa sitten takaisin polulle, ehkä käyttämällä auringonvalon kulmaa oppaana, palatakseen pesään seuraten lähtevien rehuvirtausten virtaa. Kun pesä on palannut, rehuja pudottaa siemenensä, ja sitä stimuloidaan poistumaan pesästä vauhdilla, jolla se kohtaa muut ruuan kanssa palaavat rehut. Seuraavalla matkalla se jättää polun suunnilleen samaan paikkaan etsiäkseen uudestaan.
Ant-kohtaamiset: vuorovaikutusverkot ja siirtokuntien käyttäytyminen (alukkeet kompleksisissa järjestelmissä)
Kuinka muurahaiskoloniat saadaan aikaan, kun kukaan ei vastaa? Muurahaiskolonki toimii ilman keskitettyä hallintaa tai hierarkiaa, eikä mikään muurahainen ohjaa toista. Sen sijaan muurahaiset päättävät, mitä tehdä yksittäisten kohtaamisten ja vuorovaikutusten nopeuden, rytmin ja rakenteen perusteella - tuloksena on dynaaminen verkko, joka koordinoi siirtokunnan toimintoja. Ant Encounters tarjoaa paljastavan ja helposti tutkittavan muurahaisten käyttäytymistä tästä monimutkaisesta järjestelmäperspektiivistä.
OstaaJoka aamu siirtokunnan ravintoalueen muoto muuttuu, kuten ampee, joka laajenee ja supistuu. Kukaan yksittäinen muurahainen ei muista siirtokunnan nykyistä paikkaa tässä kuviossa. Jokaisella rehun ensimmäisellä matkalla se pyrkii menemään muiden muiden samaan suuntaan kulkevien muurahaisten ulkopuolelle. Tuloksena on käytännössä aalto, joka ulottuu pidemmälle päivän edetessä. Vähitellen aalto taantuu, kun muurahaiset, jotka tekevät lyhyitä matkoja pesän lähellä sijaitseville kohteille, näyttävät olevan viimeiset luopuvat.
Päivästä toiseen siirtokunnan käyttäytyminen muuttuu, ja se, mitä tapahtuu yhtenä päivänä, vaikuttaa seuraavalle. Suoritin sarjan häiriökokeita. Laitoin hammaslääkärit, jotka työntekijöiden oli poistuttava, tai tukin polut niin, että rehujen piti työskennellä kovemmin, tai aiheutin häiriön, jota partiolaiset yrittivät torjua. Jokainen kokeilu koski vain yhtä työntekijäryhmää, mutta muiden työntekijäryhmien aktiviteetti muuttui, koska yhden tehtävän työntekijät päättävät olla aktiivisia sen mukaan, kuinka nopeasti heidän kohtaamisiaan muiden tehtävien työntekijöihin tulee. Vain muutaman päivän kokeen toistamisen jälkeen pesäkkeet jatkoivat käyttäytymistä samalla tavalla kuin häiriintyneinä, jopa häiriöiden lopettamisen jälkeen. Muurahaiset olivat vaihtaneet tehtäviä ja paikkoja pesässä, joten kohtaamismalli kesti hetken siirtyäkseen takaisin häiriöttömään tilaan. Yksikään muurahainen muurahainen ei muista mitään, mutta tietyssä mielessä siirtomaa teki.
Pesäkkeet elävät 20-30 vuotta, yhden kuningattaren elinaikana, joka tuottaa kaikki muurahaiset, mutta yksittäiset muurahaiset elävät korkeintaan vuoden. Vastauksena häiriöihin vanhempien, suurempien pesäkkeiden käyttäytyminen on vakaampaa kuin nuorempien. Se on myös homeostaattisempi: mitä suurempi häiriö oli, sitä todennäköisemmin vanhemmat siirtokunnat keskittyivät ruokintaan kuin vastaamiseen luomaani vaivaan; kun taas mitä huonompi se muuttui, sitä enemmän nuoremmat pesäkkeet reagoivat. Lyhyesti sanottuna, vanhemmat, suuret pesäkkeet kasvavat toimimaan viisaammin kuin nuoremmat pienet, vaikka vanhemmalla siirtokunnalla ei ole vanhempia, viisaampia muurahaisia.
Muurahaiset käyttävät tapaa, jolla he tapaavat ja haistavat muita muurahaisia tai muiden muurahaisten keräämiä kemikaaleja, päättääkseen mitä tehdä seuraavaksi. Neuroni käyttää nopeutta, jolla muut neuronit stimuloivat sitä, päättääkö se ampua. Molemmissa tapauksissa muisti syntyy muutoksista siinä, miten muurahaiset tai neuronit yhdistävät ja stimuloivat toisiaan. On todennäköistä, että pesäkekäyttäytyminen kypsyy, koska pesäkkeen koko muuttaa muurahaisten välisen vuorovaikutuksen nopeutta. Vanhemmassa, suuremmassa pesäkkeessä jokaisella muurahaisella on enemmän muurahaisia tapaamaan kuin nuoremmalla, pienemmällä, ja lopputulos on vakaampi dynamiikka. Ehkä siirtokunnat muistavat menneen häiriön, koska se muutti muurahaisten sijaintia, mikä johtaa uusiin vuorovaikutusmalleihin, jotka saattavat jopa vahvistaa uutta käyttäytymistä yön yli, kun siirtomaa on passiivinen, aivan kuten omat muistot vakiinnistuvat unen aikana. Muutokset siirtokuntakäyttäytymisessä, jotka johtuvat menneistä tapahtumista, eivät ole yksinkertainen muurahaismuistien summa, samoin kuin muutokset, jotka muistamme ja mitä sanomme tai teemme, eivät ole yksinkertaisia muutosjoukkoja, neuronien tekemä neuroni. Sen sijaan muistot ovat kuin muurahaiskolonia: mikään tietyistä hermoista ei muista mitään, vaikka aivosi tekevätkin. 
Tämä artikkeli on alun perin julkaistu Aeonissa, ja se on julkaistu uudelleen Creative Commons -sivustolla.
Deborah M. Gordon on biologian professori Stanfordin yliopistossa Kaliforniassa. Hän on kirjoittanut tutkimuksestaan julkaisuille, kuten Scientific American and Wired . Hänen viimeisin kirja on Ant Encounters: Interaction Networks and Colony Behavior (2010).
