Gabarits à imprimer
Cinq gabarits à l'échelle 1, du labyrinthe en T au grand labyrinthe, pour des boîtes de 9 et de 14 cm. On pose la boîte dessus, on repasse les contours et on retire la gélose des zones hachurées. Télécharger les gabarits (PDF, 5 pages).
Matériel nécessaire
- Votre blob (bien actif, pas trop récemment réactivé)
- Une boite de Petri ou un tupperware transparent (au moins 12 cm de côté ou de diamètre)
- Du papier absorbant ou de la gélose agar comme substrat
- Des bandes de plastique fin, carton fin, ou des cure-dents pour les murs
- Un peu de colle non toxique (pour fixer les murs si nécessaire)
- Des flocons d'avoine
- Un smartphone pour le time-lapse (très recommandé)
Le labyrinthe le plus simple : le T
Pour une première expérience, le labyrinthe en T est idéal. Simple à construire, lisible, et il illustre bien la capacité du blob à choisir un chemin.
Préparer le substrat
Découpez votre papier absorbant à la taille de la boite et humidifiez-le bien. S'il se détache, utilisez de la gélose agar (plus stable pour les labyrinthes).
Construire les murs
Découpez des bandes de plastique fin (emballage alimentaire, étui de carte bancaire) ou de carton fin d'environ 5-7 mm de hauteur. Formez un T avec ces bandes, posées à plat sur le substrat. Elles n'ont pas besoin d'être fixées si elles sont légèrement lestées ou si le blob n'est pas encore en contact.
Placer la nourriture
Déposez 2-3 flocons d'avoine au bout de chaque "bras" du T (les deux sorties). Assurez-vous que les deux bras font exactement la même longueur pour la première expérience.
Placer le blob
Déposez un fragment de blob actif à l'entrée du T (le bas de la lettre). Il doit toucher ou être très proche du couloir d'entrée.
Filmer en time-lapse et attendre
Lancez le time-lapse (une photo toutes les 15 minutes) et fermez la boite. Dans les 4 à 8 heures, le blob devrait explorer les deux bras. Observez lequel "gagne".
Le résultat attendu
Dans un T symétrique avec deux sources identiques, le blob va souvent envoyer des filaments dans les deux directions. Finalement, un des deux bras sera "choisi" et renforcé, l'autre rétracté. Le choix est légèrement aléatoire dans ce cas (symétrie brisée par les petites fluctuations du flux interne).
Le labyrinthe à impasses : reproduire Nakagaki
Pour reproduire l'expérience originale de 2000, il faut un labyrinthe avec plusieurs chemins dont certains sont des impasses.
Dessiner le plan
Sur une feuille de papier, dessinez un labyrinthe simple avec 3-4 chemins possibles entre le point de départ (A) et l'arrivée (B), dont 1-2 impasses. Il n'a pas besoin d'être complexe : même un simple rectangle avec quelques cloisons intérieures fonctionne.
Construire les cloisons
Reproduisez votre plan avec des bandes de plastique ou de carton sur le substrat. Vous pouvez aussi utiliser des cure-dents (mais les espaces entre les cure-dents doivent être fermés avec du silicone ou de la pâte à modeler non toxique).
Remplir d'abord toutes les zones
Pour reproduire exactement le protocole de Nakagaki, découpez votre blob en petits morceaux et remplissez TOUTES les zones du labyrinthe au départ. Les morceaux vont fusionner rapidement. Placez ensuite de la nourriture aux points A et B uniquement.
Observer l'optimisation
En quelques heures, les filaments dans les impasses vont progressivement se rétracter. À la fin, un seul chemin devrait subsister : celui qui est le plus court (ou le plus efficace) entre A et B.
Les barrières de sel : créer des murs naturels
Une alternative aux murs physiques : utiliser des lignes de sel comme barrières. Le blob refuse de traverser le sel, ce qui crée des murs naturels et invisibles.
Avantage : les murs sont plus discrets et n'interfèrent pas physiquement avec le blob. Inconvénient : le sel peut se dissoudre avec le temps si le substrat est trop humide.
Pour créer une barrière de sel : tracez une ligne de sel fin (3-4 mm de large) directement sur le substrat humide. La ligne doit être complète, sans interruption, pour constituer une vraie barrière.
Mesurer et noter vos résultats
Pour que votre expérience soit vraiment scientifique, prenez des notes :
- La longueur de chaque chemin possible (en cm)
- Le nombre de chemins avec impasses vs. chemins passants
- L'heure à laquelle le blob a commencé à rétracter les premiers filaments d'impasse
- L'heure à laquelle le réseau final s'est stabilisé
- Le chemin final retenu : est-ce bien le plus court ? À quelle longueur s'en approche-t-il ?
Comparez vos résultats à l'expérience de Nakagaki : dans son expérience originale, le blob trouvait systématiquement le chemin optimal en 4 à 8 heures.
L'erreur de conception qui fausse tout
La plupart des labyrinthes fabriqués à la maison ne testent pas ce que leur auteur croit tester. On dépose le blob à l'entrée, la nourriture à la sortie, et on attend qu'il « trouve son chemin ». Il finit par arriver, et on en conclut qu'il a résolu le labyrinthe.
Ce n'est pas l'expérience de Nakagaki. Dans le protocole d'origine, le blob remplit d'abord tout le labyrinthe, tous les couloirs occupés, et ce n'est qu'ensuite qu'on place la nourriture aux deux extrémités. Le blob n'explore pas : il élague. Les impasses se rétractent faute de flux, et le trajet le plus court subsiste.
La différence est essentielle. Un blob qui explore avance par tâtonnement et finit par arriver n'importe où. Un blob qui élague converge vers le chemin optimal, ce qui est le résultat intéressant. Le détail est développé dans l'expérience du labyrinthe.
Le protocole fidèle, en huit étapes
- Couler la gélose. 2 g d'agar-agar pour 100 ml d'eau déminéralisée, porter à ébullition, verser sur 3 à 4 mm d'épaisseur dans une boîte plate. Laisser prendre à couvert.
- Découper le tracé. Avec une lame fine, retirez la gélose des zones qui doivent être des murs. Le blob ne franchit pas les surfaces nues.
- Vérifier la largeur des couloirs. Entre 3 et 5 mm. En dessous, le blob peine à s'y engager ; au-delà, il coupe à travers les virages.
- Remplir tout le labyrinthe. Déposez des fragments de plasmode dans chaque couloir, y compris les impasses. Laissez 12 heures qu'ils fusionnent en un seul organisme.
- Vérifier la continuité. Le blob doit occuper le parcours entier. S'il reste des interruptions, l'expérience ne fonctionnera pas.
- Placer la nourriture. Deux ou trois flocons à chaque extrémité, en même temps. Pas avant, pas séparément.
- Photographier à intervalle fixe. Toutes les heures. Sans série d'images, le résultat est ininterprétable.
- Attendre 8 à 12 heures. À 24 °C. Les impasses se vident progressivement, la liaison directe s'épaissit.
Trois variantes qui marchent
Le labyrinthe à murs de sel. Plutôt que de découper la gélose, tracez les murs avec une solution saline concentrée. Le blob les évite sans les franchir. Plus rapide à réaliser, mais les barrières se diluent au bout d'une journée.
Le labyrinthe lumineux. Utilisé dans l'expérience de Tokyo pour figurer les reliefs. Une simple lampe et un cache découpé suffisent, puisque le blob fuit la lumière.
Le réseau à trois sources. Abandonnez le labyrinthe et posez trois flocons en triangle sur une gélose nue. Le blob construit un réseau reliant les trois points, et l'on peut comparer sa géométrie à la solution théorique. C'est l'expérience la plus démonstrative pour un temps de préparation minimal, décrite aussi dans les expériences à la maison.
Questions fréquentes
Combien de temps met un blob à résoudre un labyrinthe ?
De 8 à 12 heures dans de bonnes conditions, pour un labyrinthe de quelques centimètres à 24 °C. Comptez plus longtemps à température plus basse.
Quelle largeur donner aux couloirs ?
Entre 3 et 5 millimètres. Plus étroit, le blob s'y engage difficilement ; plus large, il coupe à travers les virages et le tracé perd son sens.
Peut-on faire un labyrinthe sans gélose ?
Oui, avec du papier absorbant humide découpé au tracé voulu et posé sur un support étanche. Le résultat est moins net et sèche plus vite, mais l'expérience fonctionne.
Pourquoi mon blob ne suit-il pas le labyrinthe ?
Le plus souvent parce qu'il a été déposé à une seule entrée au lieu de remplir tout le parcours. Il faut aussi vérifier que les murs sont bien infranchissables et que le substrat n'est pas détrempé.
Sources
- Nakagaki T., Yamada H., Tóth Á., Maze-solving by an amoeboid organism, Nature 407, 470 (2000).
- Tero A. et coll., Rules for biologically inspired adaptive network design, Science 327, 439-442 (2010).
- Boisseau R. P., Vogel D., Dussutour A., Habituation in non-neural organisms, Proceedings of the Royal Society B 283 (2016).