Laufzeit 2019-2022
Wie beeinflusst die Gruppenzusammenstellung die kollektive Wahrnehmung und Entscheidungsfindung?
Dezentrale Systeme bestehen aus einzelnen Einheiten, die ihr Verhalten aufeinander abstimmen müssen, um als ein Ganzes funktionieren zu können. Dies kann sich auf viele verschiedene biologische Organisationsebenen beziehen, von zellulären bis hin zu organismischen, aber auch auf humane Gesellschaften und technologische Systeme. Zwei gemeinsame Aspekte dezentralisierter Systeme sind, dass sich Individuen in ihrem Verhalten unterscheiden und dass die Resonanz der Gruppe von einem effizienten Zusammenschluss vieler individueller Reaktionen abhängt, die jeweils nur auf der Grundlage lokal verfügbarer Informationen erfolgen.
Epithelzellen und Honigbienenvölker sind zwei biologische Systeme, die dezentrale kollektive Sensoralgorithmen nutzen. In diesem Projekt werden diese beiden experimentellen Modellsysteme verwendet, um einen Vergleich von kollektiven Wahrnehmungs- und Gruppenverhaltensmechanismen mit Fokus auf die folgenden drei Hauptfragen anzustellen:
- Inwiefern unterscheiden sich die Individuen innerhalb der Gruppe voneinander?
- Welche Faktoren treiben die Aufgaben-/Typendifferenzierung voran?
- Wie wirkt sich die Gruppenzusammensetzung auf die Funktion und Reaktion auf externe Störungen aus?
Im Projekt entstandene Publikationen
- M. Vishwakarma and J. Di Russo (2019): Why Does Epithelia Display Heterogeneity? Bridging Physical and Biological Concepts. Biophysical Reviews 11(5): 683–87. https://doi.org/10.1007/s12551-019-00583-6
- M.L. Smith, J.D. Davidson, B. Wild, D. Dormagen, T. Landgraf & I.D. Couzin (2019): Lifetime Tracking of Bees Reveals Individual-Level Variability in Nest Use with Age. Proceedings of the 3rd International Symposium on Swarm Behaviour and Bio-Inspired Robotics (Swarm 2019).
- M. Vishwakarma, B. Thurakkal, J.P. Spatz & T. Das. (2020): Dynamic Heterogeneity Influences the Leader-Follower Dynamics during Epithelial Wound Closure. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 375 (1807): 20190391. https://doi.org/10.1098/rstb.2019.0391
- M. Vishwakarma, J. P. Spatz & T. Das (2020): Mechanobiology of Leader-Follower Dynamics in Epithelial Cell Migration. Current Opinion in Cell Biology, Cell Dynamics, 66 (October): 97−103. https://doi.org/10.1016/j.ceb.2020.05.007
- J.D. Davidson, M. Vishwakarma & M.L. Smith (2021): Hierarchical Approach for Comparing Collective Behavior across Scales: Cellular Systems to Honey Bee Colonies. Frontiers in Ecology and Evolution 9. https://doi.org/10.3389/fevo.2021.581222
Weiteres
- M. Vishwakarma, J. Di Russo, D. Probst, U.S. Schwarz, T. Das & J.P. Spatz (2018): Mechanical Interactions among Followers Determine the Emergence of Leaders in Migrating Epithelial Cell Collectives. Nature Communications 9(1): 3469. https://doi.org/10.1038/s41467-018-05927-6
- J.D. Davidson & D.M. Gordon (2017): Spatial Organization and Interactions of Harvester Ants during Foraging Activity. Journal of The Royal Society Interface 14(135): 20170413. https://doi.org/10.1098/rsif.2017.0413
- M.L. Smith, P.A. Koenig & J.M. Peters (2017): The Cues of Colony Size: How Honey Bees Sense That Their Colony Is Large Enough to Begin to Invest in Reproduction. Journal of Experimental Biology 220(9), 1597–1605. https://doi.org/10.1242/jeb.150342
- J.D. Davidson, R.P. Arauco-Aliaga, S. Crow, D.M. Gordon & M.S. Goldman (2016): Effect of Interactions between Harvester Ants on Forager Decisions. Frontiers in Ecology and Evolution 4(115). https://doi.org/10.3389/fevo.2016.00115
- M.L. Smith, M.M. Ostwald & T.D. Seeley (2016): Honey Bee Sociometry: Tracking Honey Bee Colonies and Their Nest Contents from Colony Founding until Death. Insectes Sociaux 63(4): 553–63. https://doi.org/10.1007/s00040-016-0499-6
Kollegiat:innen
- Jacob D. Davidson, PhD (externer Link)
- Michael L. Smith, PhD (externer Link)
- Dr. Medhavi Vishwakarma, PhD (externer Link)
Projektmitarbeiter
- Benjamin Koger