Doctorat sur la résolution de problèmes collectifs chez le babouin de guinée (H/F)

Description du Poste

Sujet De Thèse

Résolution collective de problèmes chez les babouins de Guinée :
Des interactions dyadiques à la dynamique de groupe

PhD supervisors: Nicolas Claidière (CRPN) and Alain Barrat (CPT)
contacts: nicolas.claidiere@cnrs.fr , alain.barrat@cpt.univ-mrs.fr

Contexte du projet
Le fait que les humains vivent en grands groupes est considéré comme ayant joué un rôle clé dans le succès de notre espèce, car la vie en groupe peut apporter des avantages importants (comme la chasse de grandes proies, la division du travail, les soins coopératifs des nourrissons, etc.). Pour tirer parti de ces avantages, les individus doivent coordonner leurs actions (par exemple, lorsqu'ils transportent des charges), coopérer (par exemple, dans la défense contre les prédateurs) ou partager des informations précieuses telles que des outils et des techniques. Cependant, la vie en groupe comporte également des coûts en raison de l'augmentation de la compétition pour les ressources alimentaires et les opportunités de reproduction. Cette tension crée une pression évolutive pour développer des mécanismes qui réduisent les coûts et augmentent les bénéfices [1]. Les humains utilisent diverses stratégies pour développer, stabiliser et parfois imposer la coopération : lorsqu'ils sont confrontés à un partenaire non coopératif, les humains peuvent essayer d'en trouver un plus coopératif (stratégies de choix de partenaire [2]) et/ou essayer d'augmenter la coopérativité du partenaire (stratégies de contrôle du partenaire), par exemple en utilisant la punition [3] ou une stratégie de type « Donnant-Donnant » [4].
Dans le cas des primates non humains, les stratégies utilisées et leur rôle dans la dynamique de groupe sont beaucoup moins compris. L'un des co-directeurs de cette thèse a réalisé des études préliminaires sur la manière dont les primates non humains résolvent les dilemmes de coordination et de coopération [5,6], montrant que les babouins de Guinée peuvent adopter des stratégies flexibles adaptées au problème auquel ils sont confrontés. Par exemple, des paires de babouins devaient choisir entre deux stimuli sélectionnés aléatoirement dans un ensemble. Ils pouvaient se voir et observer les réponses de l'autre et n'étaient récompensés que lorsqu'ils choisissaient les mêmes stimuli (tâche de coordination). Dans ce contexte, les individus ont développé une réponse partagée au sein du groupe. De plus, les résultats montrent que les babouins centraux dans le réseau social s'adaptent de manière flexible au comportement de leurs voisins, mais pas l'inverse. Cela suggère l'existence d'un processus dynamique complexe impliquant l'organisation sociale du groupe.
Ce qui fait encore cruellement défaut, c'est une compréhension du lien entre les capacités sociales des primates non humains dans les interactions dyadiques et leurs dynamiques au niveau du groupe. Par exemple, les primates humains et non humains coopèrent pour récolter des ressources difficiles d'accès. Lorsque des paires d'individus décident de coopérer, le résultat de cette coopération influencera la probabilité que les mêmes individus coopèrent à nouveau, et les stratégies utilisées par deux individus affecteront à leur tour les autres individus du groupe [7]. Si deux partenaires coopèrent, cela limite les opportunités pour les autres d'interagir avec eux, créant ainsi des dynamiques de groupe complexes qui dépendent des relations entre les individus et influencent leur succès dans la résolution collective de la tâche.
Objectif et défis du projet
L'objectif de la thèse sera de fournir une analyse exhaustive des liens entre les interactions dyadiques et la dynamique de groupe chez les primates non humains lors de la résolution collective de problèmes. Les défis sont à la fois expérimentaux et méthodologiques : tout d'abord, la plupart des études sur les primates non humains ne rapportent que des interactions dyadiques, car elles ne disposent pas des moyens pour étudier un groupe entier d'individus interagissant librement. Ensuite, la modélisation et la compréhension des mécanismes de l'émergence d'effets globaux dans un réseau social à partir d'interactions dyadiques constituent une tâche ardue, surtout lorsque les effets de rétroaction entre la dynamique et la structure conduisent à une évolution temporelle du réseau.
La co-direction proposée est idéalement positionnée pour permettre à l'étudiant en thèse de relever ces défis. N.C. utilise un système informatisé unique dans lequel un groupe de babouins peut interagir librement par paires dans diverses tâches. A.B. est un expert dans l'étude des réseaux sociaux et des processus dynamiques. A.B. et N.C. ont co-encadré un étudiant en thèse par le passé, ce qui a abouti à trois articles de recherche sur le réseau social des babouins et son évolution.
Description du travail et rôle de l'étudiant/étudiante en thèse
Nous nous attendons à ce que les primates non humains présentent une variété de stratégies individuelles pour résoudre des problèmes collectifs (par exemple, la capacité à choisir des partenaires, à réciproquer, etc.), et que les individus adaptent de manière flexible leurs stratégies en fonction du comportement des autres individus de leur groupe et du problème auquel ils sont confrontés. Pour comprendre l'effet de ces stratégies sur la dynamique de groupe, nous utiliserons une approche par réseau social dans laquelle les interactions dyadiques forment les éléments constitutifs d'un réseau social, chaque interaction ayant un impact sur les relations sociales des individus [8] ainsi que sur la probabilité que ces individus interagissent à nouveau. L'évolution des interactions dyadiques influence le reste du réseau de relations sociales lorsque les individus changent de partenaires ou adaptent leur comportement à celui des autres. Ici, l'objectif est également de comprendre comment les individus s'adaptent aux différentes situations et quels sont les bénéfices ou les coûts qui découlent de la dynamique de groupe.
Nous comparerons par ailleurs différents types de problèmes collectifs (coopération, coordination, etc.) et étudierons si et comment une coordination globale émerge, en comparaison avec les divers modèles qui ont été proposés pour décrire une telle émergence.
Travail expérimental
Les expériences se dérouleront à la station de recherche sur les primates de Rousset-sur-Arc, où un groupe mixte d'environ 20 babouins de Guinée (Papio papio) a un accès libre à des postes de travail informatisés. La participation volontaire des sujets réduit le stress, et cette plateforme permet une étude précise de la cognition individuelle et sociale [9]. Les babouins de Guinée possèdent un système social à plusieurs niveaux, et le groupe que nous étudierons est composé de 4 à 5 unités sociales plus petites. Cette structure sociale est adaptée à notre projet, car le réseau hiérarchique des babouins ressemble aux réseaux sociaux humains. De plus, nous avons de l'expérience dans l'étude et la description de ce réseau [10].
Les babouins interagiront à plusieurs reprises par paires et devront choisir des stimuli sur un écran tactile pour obtenir des récompenses (grains de blé), selon différentes conditions correspondant à :
(i) la coordination (les deux doivent choisir le même stimulus pour obtenir une récompense),
(ii) la coopération (un participant peut choisir entre une récompense pour lui seul ou une récompense pour les deux),
(iii) la compétition (l'un doit choisir le même stimulus que l'autre, tandis que le second individu est récompensé si des stimuli différents sont choisis).
Pour évaluer l'aspect social des stratégies utilisées par les participants, nous réaliserons une condition de contrôle dite « fantôme », dans laquelle les participants ne sont pas appariés avec un partenaire réel, mais avec un agent informatique qui se comporte comme un partenaire. Le contraste entre les conditions de contrôle et de test nous informe sur les stratégies développées dans un contexte social, par opposition à celles simplement liées à la tâche.
Analyse et modélisation
Nous utiliserons des outils de physique statistique pour analyser les stratégies employées par les individus et la manière dont elles génèrent une dynamique complexe de réseaux sociaux. Les données consisteront en des réseaux temporels d’interactions entre les participants, accompagnés des choix individuels et des récompenses obtenues. Nous analyserons d’abord séparément les réseaux et les récompenses, puis nous vérifierons si des corrélations existent entre les caractéristiques des réseaux et les mesures de succès (à la fois individuelles et globales). Nous étudierons le réseau à la fois au niveau statique (agrégé dans le temps) et au niveau temporel, en exploitant les outils de science des réseaux développés au cours de la dernière décennie, et nous comparerons les réseaux et les dynamiques des tâches pour les différentes conditions [11].
Nous examinerons également divers modèles basés sur des agents, développés en physique statistique pour décrire l’émergence de la coordination, de la coopération et de la compétition au sein d’une population, généralement étudiés sur une structure d’interactions non évolutive. Nous les étendrons en intégrant des stratégies individuelles de changement de partenaires d’interaction, et nous comparerons leurs dynamiques avec les observations. Pour comparer les dynamiques observées dans différentes conditions et les confronter aux modèles, nous développerons de nouveaux outils théoriques : en effet, bien que des mesures de différences entre réseaux aient été définies et qu’il soit possible de comparer les résultats finaux de différents processus sur les réseaux, nous manquons d’une méthode rigoureuse pour comparer quantitativement, en détail et à plusieurs échelles de temps, les dynamiques observées avec les dynamiques des modèles dans une situation aussi complexe de rétroaction entre structure et dynamique.
Rôle de l’étudiant/étudiante en thèse
Le rôle de l’étudiant/étudiante en thèse sera le suivant :
• Contribuer à la conception des expériences et à leur mise en œuvre ;
• Analyser les données collectées sur l’évolution des réseaux et sur les dynamiques aux échelles individuelle et globale, caractériser les réseaux observés, étudier leurs mécanismes d’évolution et comparer les réseaux dans différentes conditions ;
• Réaliser une revue de la littérature sur les modèles décrivant l’émergence de la coordination, de la coopération et de la compétition ; concevoir des extensions de ces modèles prenant en compte les stratégies individuelles et mettre en œuvre des simulations numériques ;
• Développer des méthodes pour comparer les dynamiques expérimentales dans diverses conditions et avec les modèles ;
• Proposer et concevoir de nouvelles expériences inspirées des résultats des modèles.
Profil du·candidat·/ de la candidate
Le candidat/la candidate doit avoir des intérêts variés couvrant les sciences biologiques, les sciences sociales, la modélisation mathématique et le calcul numérique.
Une solide expertise en physique statistique, en modélisation, en simulations numériques et en analyse de données sera requise (par exemple, une formation d’ingénieur issu d’une grande école ou un master international en systèmes complexes). De plus, le candidat·ou la candidate doit être intéressé par le travail à l’interface avec les sciences sociales et par la conception et la réalisation d’expériences sur le comportement animal.
Un tel profil est essentiel pour aborder les deux aspects complémentaires de la thèse, à savoir, d’une part, la conduite d’expériences et d’analyses comportementales, et d’autre part, le développement et le test de modèles mathématiques complexes qui capturent la dynamique des réseaux ainsi que celle qui se déroule sur ces réseaux.
References: 1. Cooney, D.B., et al., Evolutionary dynamics within and among competing groups. PNAS, 2023. 120:e2216186120. 2. Barclay, P., Strategies for cooperation in biological markets, especially for humans. Evolution and Human Behavior, 2013. 34:164-175. 3. Fehr, E. and U. Fischbacher, The nature of human altruism. Nature, 2003. 425:785-791. 4. Rand, D.G. and M.A. Nowak, Human cooperation. Trends in Cognitive Sciences, 2013. 17:413-425. 5. Formaux, A., et al., The experimental emergence of convention in a non-human primate. Phil Trans Royal Soc B: Biological Sciences, 2021. 377: 20200310. 6. Formaux, A., et al., Guinea baboons are strategic cooperators. Sci Adv, 2023. 9(43): p. eadi5282. 7. Kozma, B. and Barrat, A., Consensus formation on coevolving networks: groups' formation and structure. J Phys A: Mathematical and Theoretical, 2008. 41:224020. 8. Gelardi, V., et al., From temporal network data to the dynamics of social relationships. Proc Royal Soc B: Biological Sciences, 2021. 288: 20211164. 9. Fagot, J., et al., Assessment of Social Cognition in Non-human Primates Using a Network of Computerized Automated Learning Device (ALDM) Test Systems. JoVE, 2015. 99:e52798. 10. Gelardi, V., et al., Measuring social networks in primates: wearable sensors versus direct observations. Proc Royal Soc A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 2020. 476:20190737. 11. Dall'Amico, L., A. Barrat, and C. Cattuto, An embedding-based distance for temporal graphs. Nat. Commun 2024,.15, 9954.

Votre Environnement de Travail

Le doctorat se déroulera en partie au centre de recherche en psychologie et neuroscience (3 place victor hugo, 13331 Marseille) et au centre de physique théorique (163 Av. de Luminy, 13009 Marseille) auxquels sont rattachés Nicolas Claidière et Alain Barrat respectivement. La partie expérimentale seras réalisée à la station de primatologie de Rousset (13790).

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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