Les abeilles n’ont pas fini de nous étonner ! Figurez-vous qu’après avoir démontré qu’elles maitrisaient le concept du « zéro », la même équipe de scientifiques de l’Institut Royal de Technologie de l’Université de Melbourne (Australie) et du Laboratoire CNRS de l’Université de Toulouse III (France), vient de découvrir qu’elles pouvaient réaliser des additions et des soustractions ! Comment les chercheurs ont-ils réussi à mettre en lumière les compétences arithmétiques de ces insectes ?

La compréhension des chiffres, à un niveau basique, a déjà été révélée chez de nombreux animaux. La communauté scientifique opère une distinction entre les espèces qui peuvent discriminer des quantités et celles qui utilisent la cognition numérique (exacte, symbolique). Cette dernière requiert un niveau de connaissance sophistiqué, impliquant une gestion mentale complexe des nombres, des règles à long terme et une mémoire de travail à court terme. Des études ont démontré que des singes rhésus, des perroquets ou encore des araignées étaient capables d’additionner et/ou de soustraire. Quant aux abeilles, elles ont déjà prouvé leur capacité à apprendre un certain nombre de règles et à distinguer des concepts tels que « gauche/droite », « identique/différent » ou encore « plus grand/plus petit ».

Dans la présente étude, S. R. Howard et ses collègues ont formé 14 abeilles pour explorer davantage la cognition numérique dans un si petit cerveau. Concrètement, elles ont été entrainées à entrer dans un labyrinthe en forme de Y et à observer des stimuli. A l’entrée de ce labyrinthe, l’abeille découvrait un stimulus visuel initial, c’est-dire un ensemble d’éléments symboliques (entre 1 et 5 « unités »). Ces formes étaient soit bleues (symbole de l’addition) ou jaunes (symbole de la soustraction). Après avoir visualisé ce stimulus initial, l’abeille volait, en passant par un trou, vers la chambre de décision où elle devait choisir d’aller à gauche ou à droite. A l’entrée de chaque chemin, figurait un nouveau stimulus, l’un proposait une solution incorrecte (et ouvrait la voie vers de la quinine au goût amer), l’autre la solution correcte (et ouvrait la voie vers la récompense culinaire). Afin d’éviter que les insectes ne se dirigent tout le temps vers le même côté, les chercheurs ont évidemment aléatoirisé la disposition de la bonne réponse.

Le but de cette formation était clair : apprendre aux abeilles à suivre la règle basée sur l’addition (en bleu) et la soustraction (en jaune) et choisir le résultat correct pour chacune de ces opérations. Par exemple, si le stimulus initial était 3 carrés jaunes, l’abeille avait ensuite le choix d’aller vers l’entrée avec 3 carrés jaunes ou celle avec 2 carrés jaunes (la bonne réponse). A l’inverse, si le stimulus initial était 2 carrés bleus, pour obtenir son eau sucrée, elle devait opter pour le chemin indiqué par les 3 carrés bleus (versus 1 carré bleu).

Après plus d’une centaine d’essais (4-7 heures d’apprentissage), les abeilles ont correctement identifié que le bleu signifiait +1 et le jaune -1. Dans la phase de testing qui a suivi, avec 1 à 5 éléments de formes différentes (carré, losange, cercle et triangle), les abeilles n’obtenaient plus de récompense (ni sanction). Dans chacun des tests, les insectes ont choisi la direction correcte à un niveau significativement bien au-dessus du hasard (entre 60 et 75% de bonnes options). Les règles apprises ont donc été appliquées aux nouvelles configurations (de numéros et de formes). Autrement dit, les abeilles ont bien utilisé l’arithmétique pour résoudre des problèmes non familiers.

Cette recherche sur la cognition numérique avancée chez les abeilles, dotée (pourtant) d’un cerveau miniature, permet d’établir des comparaisons intéressantes entre ce que peuvent justement réaliser des cerveaux d’architecture et de taille différentes.