Integration sensorischer Merkmale durch Hummeln bei der Navigation in unsicheren Umgebungen mit mehreren Zieloptionen: Verhaltensanalyse in virtueller Realität und computergestützte Modellierung

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Egelhaaf; Dr. Jens Peter Lindemann
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 529563947

Viele Tiere sind in der Lage, in einer unsicheren und unübersichtlichen Umgebung zwischen ihrem Zuhause und verhaltensrelevanten Orten wie z. B. Futterquellen zu navigieren. In unserem Projekt werden wir die Mechanismen, die diesen bemerkenswerten Fähigkeiten zugrunde liegen, mit Hilfe von Verhaltens- und Modellierungsansätzen analysieren. Genauer gesagt werden wir die Mechanismen untersuchen, die bei Hummeln an der Zielfindung und an Entscheidungsprozessen beteiligt sind, wenn sie unter den vielen anderen Objekten in ihrer Umgebung lohnende Nahrungsquellen identifizieren müssen. Wir werden Verhaltensexperimente mit laufenden Hummeln durchführen, indem wir visuelle und olfaktorische Stimuli in einem speziell entwickelten Laufkugel-Setup, das in Virtuelle Realität (VR) eingebettet ist, verwenden - in enger Kombination mit der Modellierung der zugrunde liegenden Kontrollmechanismen. Hummeln sind ein etabliertes Modellsystem für diese Art der Verhaltensforschung. Unser Projekt zielt darauf ab, mehrere Aspekte des Zielfindungsverhaltens zu untersuchen, insbesondere: wie anfangs unerfahrene Hummeln zum ersten Mal ein lohnendes Ziel zwischen vielen anderen Objekten entdecken, wie Hummeln Erfahrung sammeln und dadurch ihre Zielfindungsstrategien verbessern, indem sie verschiedene sensorische Merkmale der Umwelt lernen, die beim Auffinden und Erkennen von lohnenden Nahrungsquellen helfen, wie Hummeln in einer unübersichtlichen Umgebung mit mehreren Zieloptionen von unterschiedlichem Belohnungswert Entscheidungen treffen, wie Hummeln lernen, zuverlässige Umweltmerkmale von solchen zu unterscheiden, die sich ändern können. Die Ergebnisse unseres Projekts werden neue Einblicke in die Mechanismen liefern, die bei zielgerichtetem Verhalten und der Entscheidungsfindung von Tieren eine Rolle spielen. Durch die Implementierung eines modularen simulierten Agenten, der den sensorischen Input, der den Tieren im Verhaltensexperiment im VR-Setup geboten wird, erhält und verarbeitet sowie in Interaktion mit dieser Umwelt hummelähnliches Verhalten erzeugt, werden wir testen, ob das formalisierte Computermodell ausreicht, um das beobachtete Verhalten der Hummeln qualitativ zu reproduzieren. Das komplexe Zusammenspiel von experimenteller Analyse mit VR-Technologie und computergestützter Modellierung wird uns helfen, ein umfassenderes Verständnis der komplexen und vielschichtigen Prozesse der Zielfindung bei Insekten zu gewinnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen