เมื่อเร็วๆ นี้ งานวิจัยได้เปิดเผยแบบจำลอง ของพฤติกรรมแบบกลุ่ม ที่ไม่สามารถอธิบายให้ชัดเจนได้ มันเป็นกลไกที่ขับเคลื่อนฝูงตั๊กแตนทะเลทราย ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทางนิเวศวิทยา ที่ส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตและผู้คนนับล้านทั่วโลก งานวิจัยนี้ได้นำเสนอมุมมองใหม่ ที่เกี่ยวกับกลไกทางปัญญาและการรับรู้ ที่เป็นรากฐานของการเคลื่อนไหวแบบกลุ่ม ที่ท้าทายความเชื่อที่มีมาอย่างยาวนานในสาขาพฤติกรรมสัตว์
ตั๊กแตนทะเลทราย (Desert locusts) จัดเป็นศัตรูพืชที่มีความร้ายแรง ถึงขนาดไปปรากฎในบันทึกของคัมภีร์ไบเบิล พวกมันจะรวมตัวกันเป็นฝูงของแมลง ที่ใหญ่ที่สุดในธรรมชาติ โดยการรวมตัวของฝูงตั๊กแตนครั้งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์เกิดขึ้นในอเมริกา มันคือฝูงตั๊กแตน 12.5 ล้านล้านตัว กินพื้นที่ประมาณ 318,000 ตารางกิโลเมตร เทียบเท่า ภาคกลาง ภาคเหนือ ภาคอีสาน ของไทยรวมกัน! และแม้ในสมัยนี้ ฝูงตั๊กแตนจะเล็กลงไปบ้าง แต่! ฝูงของพวกมันก็มีเป็นพันล้านตัวอยู่ดี
และจากการคาดการณ์ล่าสุด ก็ระบุว่า ฝูงตั๊กแตนถือเป็นภัยคุกคามความเป็นอยู่ของผู้คนถึง 1 ใน 10 ของโลก เนื่องจากพวกมันส่งผลกระทบร้ายแรงต่อความมั่นคงทางอาหาร! …สิ่งที่น่าสนใจคือ! ฝูงตั๊กแตนจะเริ่มต้นเมื่อตัวอ่อนที่บินไม่ได้! มารวมตัวกัน และเริ่มเดินทัพพร้อมกัน คำถามคือ! อะไรที่ทำให้พวกมันไปด้วยกันได้ พวกมันประสานการเคลื่อนไหวกันได้อย่างไร?
การทำความเข้าใจเรื่องพวกนี้ จะช่วยให้มนุษย์อย่างพวกเรา สามารถพัฒนาวิธีการควบคุมแมลงเหล่านี้ได้ อย่างน้อยๆ เราอาจจะคาดการณ์การเคลื่อนไหวของฝูงตั๊กแตนได้ นอกจากนี้! การเปิดเผยธรรมชาติของปฏิสัมพันธ์ ระหว่างพวกมันแต่ละตัว จะเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจว่า! การเคลื่อนไหวแบบกลุ่มหรือฝูง เกิดขึ้นในสัตว์สังคมชนิดอื่นๆ ได้อย่างไร
ฟิสิกส์เชิงทฤษฎีของการเคลื่อนไหวแบบกลุ่ม
เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้ว หลักการที่เกี่ยวกับการเคลื่อนไหวแบบกลุ่ม จะมาจากฟิสิกส์เชิงทฤษฎี ซึ่งจะถือว่า! แต่ละตัวเป็น “อนุภาคที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเอง” และด้วยทฤษฎีนี้ ได้ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างแบบจำลองการเคลื่อนไหวแบบกลุ่มในสัตว์ มันคล้ายกับอนุภาคในระบบทางกายภาพ เช่น แม่เหล็ก
ทฤษฎีนี้! ถือว่าสัตว์จะปรับตัวให้เข้าหากันเอง อย่างไรก็ตาม สิ่งที่แตกต่างจากแม่เหล็กคือ “อนุภาค” เหล่านี้ จะเคลื่อนไหวอยู่ตลอดเวลา แบบจำลองดังกล่าว แสดงให้เห็นว่า แต่ละตัว! จะปรับตัว ให้เข้ากับตัวอื่น ซึ่งเป็นเพื่อนบ้านในพื้นที่เท่านั้น เพราะแบบนี้! การเคลื่อนไหวที่สอดคล้องกัน เป็นวงกว้างก็จะเกิดขึ้นได้ โดยมีสิ่งมีชีวิตจำนวนมาก เคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกัน
ทฤษฎีเก่าที่มีมาอย่างยาวนาน ยังระบุด้วยว่า ความหนาแน่นระหว่างสัตว์ ถือเป็นปัจจัยชี้ขาด ที่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลง จากการเคลื่อนไหวที่ไม่สอดคล้องกัน ซึ่งแต่ละตัวจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางแบบสุ่ม จนนำไปสู่การเคลื่อนที่แบบกลุ่มขนาดใหญ่ ที่สอดคล้องกัน
เมื่อสัตว์จำนวนมากมารวมตัวกันในพื้นที่ พวกมันจะถูกคาดการณ์ว่า จะเปลี่ยนจากการเคลื่อนไหวแบบกลุ่ม! ที่ไม่มีระเบียบ ไปสู่แบบมีระเบียบโดยธรรมชาติ! ทฤษฎีนี้ดูเหมือนจะได้รับการยืนยันในภายหลัง ด้วยการทดลองในห้องปฏิบัติการกับฝูงตั๊กแตนขนาดใหญ่ ซึ่งสิ่งที่เพิ่มความน่าเชื่อถือให้กับเรื่องนี้ จนเป็นที่ยอมรับมาเป็นเวลานาน
วิธีทดสอบ การเคลื่อนไหวแบบกลุ่มด้วยเทคโนโลยีเสมือน
ด้วยการผสมผสานการทำงานภาคสนาม ในช่วงที่เกิดการระบาดของตั๊กแตนในแอฟริกาตะวันออก เมื่อปี พ.ศ. 2563 (2020) การศึกษาในห้องปฏิบัติการ, การทดลองด้วยเทคโนโลยีเสมือนจริง (virtual reality) และ การประเมินข้อมูลในอดีตซ้ำ!
นักวิจัยแห่งมหาวิทยาลัยคอนสแตนซ์ ได้สรุปว่า! กลไกทางพฤติกรรม ที่ควบคุมการเคลื่อนไหวแบบกลุ่มในฝูงตั๊กแตน ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยแบบจำลองดั้งเดิม
นักวิจัยกล่าวว่า “การอนุมานกลไก ของการมีปฏิสัมพันธ์ในกลุ่มสัตว์ที่เคลื่อนที่นั้น เป็นเรื่องที่ยากมาก” พวกเราสังเกตว่า “แต่ละตัวมีอิทธิพลต่อกันและกัน ปฏิสัมพันธ์ของพวกมันแต่ล่ะตัวเป็นอะไรที่ซับซ้อนกว่าที่คิด”
เพื่อที่จะไขความลับของเรื่องนี้ ทีมนักวิจัยใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีเสมือนจริง 3 มิติ (immersive 3D virtual reality) ทำให้พวกเขาสามารถศึกษาว่า ตั๊กแตนที่เคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ มีปฏิสัมพันธ์กับฝูงเสมือน ซึ่งเป็นโฮโลแกรม ที่สร้างจากคอมพิวเตอร์ได้อย่างไร? ด้วยวิธีการนี้ จะช่วยให้สามารถทดสอบสมมติฐานเกี่ยวกับสิ่งที่ขับเคลื่อนพฤติกรรมของพวกมันได้ชัดเจนขึ้น ซึ่งจะเป็นไปไม่ได้เลย ที่จะทดสอบในฝูงตามธรรมชาติ
ด้วยการควบคุมข้อมูลภาพที่แม่นยำ จากเทคโนโลยีเสมือนจริง ทำให้นักวิจัยสามารถระบุได้ว่า ข้อมูลทางประสาทสัมผัส ถูกแปลงเป็นการตัดสินใจ ในการเคลื่อนไหวของตั๊กแตนได้อย่างไร ซึ่งตรงกันข้ามกับสมมติฐานเก่า ที่เชื่อกันว่า “การตอบสนองต่อการเคลื่อนไหว” (optomotor response) จะเป็นปฏิกิริยาตอบสนองโดยธรรมชาติ ที่ตั๊กแตน จะติดตามสัญญาณการเคลื่อนไหวของตั๊กแตนตัวอื่นจนสุดท้ายก็กลายเป็นการเคลื่อนไหวแบบกลุ่ม แต่! จากการวิจัยนี้ พวกเขาไม่พบหลักฐาน ที่ว่า ตั๊กแตนจะปรับตัวให้เข้ากับทิศทางการเคลื่อนที่ของตัวอื่นเลย
นอกจากนี้ นักวิจัยยังพบว่า ระเบียบของกลุ่มไม่ได้เป็นเพียงเรื่องของความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้น ตามที่เคยคิดกัน ความจริงพวกมันเกือบจะเป็นอิสระจากความหนาแน่น เพราะแบบนี้ การเคลื่อนไหวแบบกลุ่ม ไม่ใช่เรื่องของปริมาณ อย่างที่เคยเข้าใจกัน
การเคลื่อนไหวแบบกลุ่มใหม่! กลายเป็นเรื่องของชีววิทยาประสาท
เพื่อให้สามารถอธิบายผลลัพธ์ที่ได้ ทีมนักวิจัย! จำเป็นต้องทบทวนวิธีการสร้างแบบจำลองกลุ่มขึ้นมาใหม่ เพราะ! ตั๊กแตนไม่ได้มีพฤติกรรมเหมือนอนุภาคธรรมดา ที่เมื่อเวลาผ่านไปจะปรับตัวเข้าหากันเอง ความจริงพวกมันแต่ละตัวน่าจะใช้การประมวลผลจากสภาพแวดล้อม และตัดสินใจเอาเองว่า จะเคลื่อนไหวไปในทิศทางใดต่อไป
ส่วนวิธีการที่ทำให้พวกมันไปในทิศทางเดียวกันอย่างรวดเร็ว ก็ได้รับมาจากแบบจำลองอย่างง่าย ซึ่งได้รับข้อมูลมาจาก ชีววิทยาประสาทของวงจรประสาท ที่สัตว์ใช้สำหรับการนำทางในพื้นที่ ซึ่งเรียกว่าโครงข่ายประสาท (ring attractor)
ในแบบจำลองนี้ นักจัยพบว่า ตั๊กแตนแต่ละตัว จะมีการส่งสัญญาณทางประสาทอย่างง่ายๆ (bearing) ไปยังตัวที่อยู่ใกล้เคียง พวกมันไม่ใช่การวางแนวของร่างกาย (body orientation) หรือ ทิศทางการเคลื่อนที่ (direction of motion) ของตัวที่อยู่ใกล้ เพื่อที่จะตัดสินใจไปในทิศทางเดียวกัน
การตัดสินใจเคลื่อนไหว จะเกิดขึ้นจากกระบวนการแบบไดนามิก ที่การส่งสัญญาณทางประสาทแข่งขันกัน โดยการเขียนทับข้อมูลบางอย่าง เช่นทิศทางที่จะไป โดยขึ้นอยู่กับตำแหน่งสัมพัทธ์ จนในที่สุดก็บรรลุฉันทามติ ซึ่งคล้ายการโหวต ที่จะกำหนดทิศทางการเคลื่อนไหว ให้นึกภาพ ที่แมลงนับหมื่นใช้การเขียนทับข้อมูลของกันและกันอย่างรวดเร็ว จนได้เสียงข้างมาก และเป็นผู้ชนะ! จนในที่สุดก็ไปในทิศทางนั้นๆ แน่นอนว่า กลุ่มที่ไกลออกไปก็อาจคิดไม่เหมือนกัน ก็จะมีบางส่วนของฝูงแตกออกไปเช่นกัน
การศึกษานี้ แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงกระบวนทัศน์ (paradigm shift) ในการวิจัยเรื่องฝูงสัตว์ ด้วยการให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ ที่เป็นพื้นฐานของพฤติกรรมตั๊กแตน ซึ่งอาจกลายเป็นฝูงที่เป็นอันตราย และสุดท้ายก็จะช่วยให้นักวิจัยสามารถ ใช้ความรู้นี้ ในการปรับปรุงกลยุทธ์เพื่อควบคุมตั๊กแตนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
