| License: Publishing license for publications excluding print on demand PDF - Published Version (3MB) |
- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-414380
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.41438
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication |
| Date: | 28 January 2020 |
| Referee: | Prof. Dr. Jürgen Heinze and Prof. Dr. Heike Feldhaar |
| Date of exam: | 24 January 2020 |
| Institutions: | Biology, Preclinical Medicine > Institut für Zoologie > Zoologie/Evolutionsbiologie (Prof. Dr. Jürgen Heinze) |
| Keywords: | Relative value perception; decision making; ant foraging; food labels; associative learning; negative feedback; self-control; spatial discounting |
| Dewey Decimal Classification: | 500 Science > 500 Natural sciences & mathematics 500 Science > 570 Life sciences 500 Science > 590 Zoological sciences |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 41438 |
Abstract (English)
Social insects have the striking ability to collectively choose the most profitable among all available options, even without a central control. This extremely successful system is built on the subjective decisions of many individuals. By following a comparative approach, integrating theories from behavioural economics and consumer psychology, this thesis provides deep insights into individual ...
Abstract (English)
Social insects have the striking ability to collectively choose the most profitable among all available options, even without a central control. This extremely successful system is built on the subjective decisions of many individuals. By following a comparative approach, integrating theories from behavioural economics and consumer psychology, this thesis provides deep insights into individual decision making in ants and how it is affected by factors apparently independent of an option’s absolute value.
In chapter 2, we demonstrated that expectations of upcoming reward qualities affect value perception in individual ant foragers and provide, to our knowledge, the first relative value curve for an invertebrate, covering a wide range of reward expectations. Specifically, we show that medium quality food is rated as higher quality by ants which expected to find poor quality food based on previous experience (positive incentive contrast) compared to ants which expected good food and were thus disappointed (negative incentive contrast).
Through association formation, ants can learn to predict reward qualities based on odour cues. By confronting ants with medium food along with odours previously associated to good or poor food, in chapter 3, we show that odour labels can affect perceived value, and thus diminish contrast effects, by adding a value assigned to them in the past.
The presence of other nestmates often leads to compensatory behaviour aimed at preventing crowding on trails and at food sources. Chapter 4 reveals that experienced foragers not only downregulate their recruitment effort to prevent crowding, but also prefer unoccupied over occupied food sources, allowing uninformed recruits to focus on already established food sources.
Ants, as central-place foragers, strongly discount time to maximize their individual food intake rate. We demonstrate in chapter 5 that experienced foragers can forego low quality food close to the nest in favour of good food far-away, showing self-control. If the close food is of similar or identical quality, however, they ignore far-away food, displaying impulsivity.
Finally, despite many factors affecting value perception being described, the genetic and neuronal mechanisms underlying relative value perception are widely unknown. Thus in chapter 6 presents multiple attempts to train Drosophila fruit flies to expect different reward qualities depending on previously associated odours, a prerequisite for revealing these mechanisms. However, flies did not show a preference for one of the associated odour cues.
Taking an interdisciplinary approach, and thus benefiting from the work of behavioural economists and comparative and consumer psychologists, allowed us to gain fresh insights into the behaviour and cognition of individual ant foragers. This work reveals a broad spectrum of factors affecting value perception in ants. These factors in turn allow ants to adapt their foraging decisions to a changing environment and thus maximize colony-level food intake.
Translation of the abstract (German)
Soziale Insekten besitzen die besondere Fähigkeit, als Kollektiv die profitabelste aller verfügbaren Optionen zu wählen, und das ohne zentrale Kontrolle. Dieses außerordentlich erfolgreiche System basiert auf den subjektiven Entscheidungen von vielen Individuen. Einem vergleichenden Ansatz folgend wurden in dieser Arbeit Theorien aus den Bereichen der Verhaltensökonomie und Consumer Psychology ...
Translation of the abstract (German)
Soziale Insekten besitzen die besondere Fähigkeit, als Kollektiv die profitabelste aller verfügbaren Optionen zu wählen, und das ohne zentrale Kontrolle. Dieses außerordentlich erfolgreiche System basiert auf den subjektiven Entscheidungen von vielen Individuen. Einem vergleichenden Ansatz folgend wurden in dieser Arbeit Theorien aus den Bereichen der Verhaltensökonomie und Consumer Psychology integriert, um Erkenntnisse in die Entscheidungsfindung individueller Ameisen zu erhalten und festzustellen, wie diese durch Faktoren, welche unabhängig vom absoluten Wert einer Option sind, beeinflusst werden.
In Kapitel 2 demonstrieren wir, dass Erwartungen über die Qualität kommender Belohnungen die "Value Perception" individueller Ameisen beeinflusst und liefern, nach unserem Wissen, die erste relative Value Curve für Invertebraten, welche einen großen Bereich an Belohnungserwartungen abdeckt. Im Speziellen zeigen wir, dass Ameisen eine mittlere Futterqualität als qualitativ besser werten, wenn sie aufgrund vorheriger Erfahrungen eine schlechtere Qualität erwarten (positive incentive contrast). Ameisen, die eine höhere Qualität erwarteten, zeigen hingegen ein Verhalten ähnlich Enttäuschung (negative incentive contrast).
Durch die Bildung von Assoziationen können Ameisen lernen, Futterqualitäten anhand der ihnen zugewiesenen Düfte vorherzusagen. Durch die Konfrontation von Futter mittlerer Qualität zusammen mit Düften, die zuvor mit hoher oder niedriger Qualität assoziiert wurden, zeigen wir in Kapitel 3, dass Duftlabel (odour labels) die wahrgenommene Qualität einer Option beeinflussen und so contrast effects verringern können.
Die Präsenz anderer Nestgenossinnen führt häufig zu kompensierendem Verhalten, das einer Überfüllung von Wegen und Futterquellen entgegen wirken soll. Kapitel 4 zeigt, dass erfahrene Arbeiterinnen nicht nur die Intensität, mit der sie weitere Nestgenossinnen rekrutieren, verringern, sondern auch unbesetzte Futterquellen im Vergleich zu solchen, an denen bereits Nestgenossinnen anzutreffen sind, bevorzugen, was unerfahrenen Arbeiterinnen erlauben könnte, sich auf bereits etablierte Futterquellen zu fokussieren.
Ameisen, als Central-Place Forager, versuchen, die Zeit, die zum furagieren benötigt wird, stark zu reduzieren, um die Eintragsrate von Futter pro Zeiteinheit zu maximieren. In Kapitel 5 zeigen wir, dass erfahrene Arbeiterinnen eine nahe gelegene Futterquelle von niedriger Qualität ignoerieren können, um stattdessen eine weiter entfernte, qualitativ hochwertigere Futterquelle auszubeuten. Diese Fähigkeit wird auch als Self-Control bezeichnet. Wenn die nahe gelegene Futterquelle jedoch eine ähnliche oder identische Qualität wie die weit entfernte hat, ignorieren die Ameisen die weit entfernte Futterquelle und entscheiden sich für die nahe gelegene.
Obwohl bereits viele Faktoren, die einen Einfluss auf den wahrgenommenen Wert von Optionen haben, beschrieben wurden, bleiben die genetischen und neuronalen Mechanismen, die der Relative Value Perception zugrunde liegen, noch weitestgehend unklar. Deshalb präsentieren wir in Kapitel 6 mehrere Ansätze, um Drosophila Fruchtfliegen darauf zu trainieren, verschiedene Futterqualitäten anhand von zuvor assoziierten Düften zu erwarten. Dies stellt eine Vorraussetzung dar, um diese Mechanismen aufzudecken. Allerdings zeigten die trainierten Fliegen keinerlei Präferenz für einen der assoziierten Duft Cues.
Durch das Folgen eines interdisziplinären Ansatzes, durch den von den Arbeiten aus der Verhaltensökonomie, sowie der vergleichenden Psychologie und Consumer Psychology profitiert werden konnte, konnten wir neue Erkenntnisse über das Verhalten und die Kognition von individuellen Ameisen erlangen. Diese Arbeit enthüllt mehrere Faktoren, die den wahrgenommenen Wert von Optionen beeinflussen. Diese Faktoren ermöglichen Ameisen, ihre Entscheidungen an eine sich stetig ändernde Umgebung anzupassen und so den Kolonieweiten Futtereintrag zu maximieren.
Metadata last modified: 25 Nov 2020 17:00
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