Шмели различают короткие и длинные сигналы

Учёные из Лондонского университета королевы Марии экспериментально подтвердили способность шмелей Bombus terrestris (Земляной шмель) различать временные паттерны. Насекомые научились связывать продолжительность световых сигналов с получением пищевого вознаграждения, демонстрируя когнитивные способности, ранее наблюдавшееся лишь у некоторых позвоночных.

Методология эксперимента

Исследовательская группа под руководством аспиранта Алекса Дэвидсона и доктора Элизабетты Версаче разработала специальный лабиринт для тестирования шмелей. В эксперименте насекомые должны были выбрать между двумя мигающими кругами, один из которых излучал короткие вспышки («точки»), а другой — длинные («тире»). Правильный выбор, связанный с продолжительностью сигнала, приводил к получению сахарного раствора, тогда как неправильный — к горькому веществу, которого шмели избегают.

«Мы хотели выяснить, могут ли шмели научиться различать эти различные длительности, и было так захватывающе наблюдать, как они это делают», — отметил Алекс Дэвидсон.

Чтобы исключить возможность ориентации шмелей по положению или запаху, исследователи меняли расположение светящихся кругов в каждом повторении эксперимента, а на финальной стадии тестирования полностью убрали пищевое подкрепление.

Нейробиологические основы

Результаты показали, что большинство шмелей продолжали выбирать сигнал с продолжительностью, ранее связанной с вознаграждением, независимо от его расположения. Это подтвердило, что насекомые используют именно временные характеристики сигналов, а не другие параметры.

«Поскольку шмели не сталкиваются с мигающими сигналами в естественной среде обитания, особенно впечатляет, что они смогли справиться с этой задачей», — добавил Дэвидсон. — «Способность отслеживать продолжительность зрительных стимулов может свидетельствовать о расширении возможностей обработки временной информации, которые изначально развились для других целей — например, для отслеживания движения в пространстве или коммуникации».

Альтернативное объяснение предполагает, что способность кодировать и обрабатывать временные интервалы может быть фундаментальным свойством нервной системы, присущим свойствам нейронов.

Перспективы исследований

Учёные отмечают, что известные системы регуляции суточных ритмов работают слишком медленно, чтобы объяснить точное различение интервалов, отличающихся на доли секунды. Доктор Версаче подчеркивает важность сравнительного подхода для понимания эволюции когнитивных способностей.

«Обработка временных интервалов у насекомых является свидетельством решения сложной задачи с использованием минимального нейронного субстрата. Это имеет значение для разработки искусственных нейронных сетей, которые должны стремиться быть максимально эффективными, черпая вдохновение из биологического интеллекта», — пояснила доктор Версаче.

Открытие временного восприятия у насекомых открывает новые возможности для изучения работы нейронных механизмов в миниатюрных мозгах и может способствовать развитию более эффективных алгоритмов искусственного интеллекта.