Hast du dich jemals gefragt, wie diese Schwärme von Mücken bei Sonnenuntergang zu tanzen scheinen? Eine Gruppe von Forschern des Zentrums für Forschung, Innovation und Verbreitung in Neuromathematik der Universität São Paulo hat entdeckt, dass jede Mücke sich in Abhängigkeit von der Nähe ihrer Nachbarn positioniert. Dieses erstaunliche Verhalten ist nicht nur faszinierend, sondern öffnet auch neue Türen zum Verständnis kollektiver Dynamiken in der Natur.
Im Gegensatz zu der Annahme, dass sich Mücken um einen zentralen Punkt gruppieren, als wären sie durch eine Feder verbunden, legt diese Studie nahe, dass ihre Organisation mehr von der Dichte der Wolke abhängt, in der sie sich befinden. So passen die Mücken ihre Position in Abhängigkeit davon an, wie viele ihrer Artgenossen sich um sie herum befinden.
Das Modell des kollektiven Verhaltens
In dieser Studie, die im Brazilian Journal of Physics veröffentlicht wurde, verwendeten die Wissenschaftler einen computergestützten Ansatz basierend auf der Moore-Nachbarschaft, der es ermöglicht, zu simulieren, wie sich die Mücken in einem dreidimensionalen Raum verteilen. Anstatt Informationen über große Entfernungen zu benötigen, organisiert sich jedes Insekt gemäß der lokalen Dichte seiner Nachbarn, was zu Bewegungsmustern führt, die natürlichen Schwärmen ähneln.
Das Modell zeigte, dass es zwei verschiedene Phasen im Verhalten der Schwärme gibt: eine, in der die Mücken sehr dicht beieinander sind, und eine andere, in der sie weiter verteilt sind. Die wahre Magie geschieht in der kritischen Region zwischen diesen beiden Phasen, wo ein kollektives Verhalten beobachtet werden kann, das den Phasenübergängen zweiter Ordnung in der Physik ähnelt.
Verbindung zum Gehirn
Aber was hat das mit dem Gehirn zu tun? Die Forscher haben herausgefunden, dass diese Phänomene des Phasenübergangs nicht exklusiv für Mücken sind. Die Forschung zur Kritikalität im Gehirn legt nahe, dass neuronale Netzwerke Informationen effizienter verarbeiten können, wenn sie sich in einem kritischen Zustand befinden, genau an der Schwelle eines Phasenübergangs. Dies deutet darauf hin, dass sowohl die Schwärme von Mücken als auch die Netzwerke von Neuronen grundlegende Prinzipien in ihrer Organisation und Reaktion auf Reize teilen können.
Die Untersuchung, wie Mücken die lokale Dichte wahrnehmen und ihre Bewegungen während dieser Übergänge koordinieren, wirft weiterhin faszinierende Fragen auf. Diese Art von Forschung erweitert nicht nur das Wissen über die Biologie von Insekten, sondern verbindet auch grundlegende Konzepte der Physik mit komplexen biologischen Systemen und zeigt die Universalität der Naturgesetze in unterschiedlichen Kontexten.