懂路径积分的蚂蚁

红尘布衣

蚂蚁过着群居生活，有着固定的巢穴，它们需要频繁地去未知区域寻找食物。对于蚂蚁来说，认路能力是刚需。有幸的是，蚂蚁有着令路痴们非常羡慕的超能力——它们从来不会迷路。

人类是以空间想象或文字编码的形式记忆路线的，那么，蚂蚁是怎样认路的呢？

原来，蚂蚁是通过一种叫路径积分的过程实现路线记忆的。路径积分和数学上的向量加法计算有点类似：当蚂蚁从一个起点（比如巢穴）开始移动时，每经过一小段距离，它们就会通过视觉信息等感官信息（比如太阳位置）来判断当前位置相对于上一个位置的方向和距离，并在大脑中将这段路径以“向量”的形式储存起来。通过叠加这些向量，蚂蚁就能估算出当前位置与起点的关系。因此，无论外出路线如何曲折，蚂蚁在返程时都能找到比较直的那条近道回去。

可是，路径积分虽然可以让蚂蚁找到回家的路，但周围的环境有时候复杂多变。比如它们抄近路返回时，可能会遇到水流等障碍，甚至天敌。这时，蚂蚁是会继续走这条近路，还是选择新的道路绕开？

法国国家科研中心动物认知研究中心的安托因·维斯查奇团队，通过设置陷阱的实验方式研究了这个问题，他们发现：沙漠蚁可以把路线记忆和负面记忆相结合，通过学习过程优化行走路线。具体来说，有的蚂蚁绕开了陷阱;有的掉落在陷阱出口附近的蚂蚁，觉得掉进陷阱后直接从出口出来也不费事，所以继续走陷阱。

研究人员在距离蚂蚁巢穴5米远的地方设置了一个长2米、宽10厘米、深10厘米的陷阱。陷阱内壁光滑，蚂蚁爬不上去，只能从朝向蚁巢方向的出口出去。研究人员做了对照实验：在不打开陷阱的情况下，所有蚂蚁回巢的路线都经过了陷阱所在的位置;而打开陷阱后，回巢的蚂蚁在一次次掉落陷阱之后，它们大多便“悬崖勒蚁”——从陷阱的起始位置开始重新规划路线，并成功避开陷阱。

研究人员还发现，蚂蚁可以在“摸着石头过陷阱”的过程中逐渐形成绕过陷阱回蚁巢的路线。当蚂蚁落入陷阱时，会在自己掉落陷阱前的一段路線记忆上打上一个“厌恶”的印记，当再次走到陷阱前这个区域时，这段“厌恶”印记就会被激活，使蚂蚁停下来，开始重新扫描周围的环境，并在判断出新的方向后继续前行。也就是说，蚂蚁可以把掉落陷阱的负面记忆与对路线的记忆进行关联，由此逐渐学会了绕开陷阱。

此外，掉落陷阱的位置也会影响蚂蚁的最终策略。研究人员发现，如果蚂蚁在掉落陷阱的时候，恰好落在离陷阱出口较近的地方，那它们之后会更倾向于通过掉入陷阱的路线回蚁巢，而非绕过陷阱，因为这样可以更快地回到蚁巢。如果掉落位置距离出口太远，那么它们下次会竭力避免自己掉进陷阱，以免耽误时间。也就是说，某种程度上，蚂蚁有能力计算并选择耗时较少的路线，它们会像人类一样权衡利弊！这也是并非所有蚂蚁都“悬崖勒蚁”的原因所在。