Як бджоли мислять: навчання, пам’ять та навігація в міліметровому мозку

Асоціативне навчання в полі та лабораторії

Бджоли дуже швидко навчаються асоціювати колір, запах або форму з їдкою винагородою, часто після лише кількох відвідувань, і ця здатність лежить в основі класичних експериментів з розширення хоботка, які використовуються в дослідженнях бджолиного мислення, де бджіл навчають розтягувати язик у очікуванні сиропу після впливу спареного запаху. Це форма класичного умовного рефлексу, яка порівнюється з експериментами, які давно використовуються для вивчення навчання у хребетних тварин, і бджоли вражаюче добре справляються з цим, враховуючи розмір їх нервової системи.

Під час польотів у відкритому полі бджоли також можуть засвоювати складніші завдання диференціації — розрізняти схожі форми або візерунки квітів, вивчати послідовності поворотів у лабіринті та навіть демонструють ознаки простого навчання правилам, наприклад «виберіть невідповідний», що свідчить про певну здатність до абстракції, значно вищу за простий пар стимул-винагорода.»

Короткочасна та довготривала пам’ять

Бджоли демонструють чіткі фази короткочасної та довготривалої пам’яті, подібно до інших тварин: нещодавно засвоєне з’єднання відносно легко порушується протягом декількох хвилин після тренування, але після консолідації (процес, який займає години і залежить від синтезу білків у мозку) воно стає набагато стабільнішим і може тривати все життя бджоли. Багаточисленні тренувальні експерименти з інтервалом дають помітно сильнішу довготривалу пам’ять, ніж одноразове масове тренування, що відображає ефект «розрідженого навчання», добре задокументований у дослідженнях пам’яті хребетних тварин.

Погіршення харчування, вплив пестицидів та тепловий або холодний стрес показали в лабораторних дослідженнях, що вони погіршують швидкість навчання та утримання пам'яті у бджіл, що стало значною проблемою у вивченні сублеталичних ефектів пестицидів: бджола, яка виживає після дози пестициду, але менш ефективно полює або орієнтується, все ще може завдати серйозної шкоди продуктивності колонії.

Сонцевий компас і поляризоване світло

Бджоли використовують переважно сонцевий компас для навігації, відстежуючи положення сонця та компенсуючи його рух по небу протягом дня, внутрішній коригування, яке дозволяє бджолі підтримувати постійну кутову швидкість навіть через кілька годин після її первинного встановлення. Оскільки сонце не завжди видно безпосередньо, бджоли також визначають закономірність поляризованого світла в блакитному небі, використовуючи спеціалізовані рецептори в області складної очної системи, що дозволяє їм виводити положення сонця навіть при частковій хмарності.

Об’єкти знайомства доповнюють цю навігацію на основі компасу: бджоли навчаються та запам'ятовують візуальні особливості навколо входу в вулик і вздовж звичних маршрутів польоту, створюючи те, що дослідники іноді описують як приблизну когнітивну карту, яка дозволяє деяким новачкам використовувати нетрадиційні короткі шляхи замість простого слідування за маршрутом.

Що це означає для бджолярства та досліджень

Розуміння навчання та пам’яті у бджіл має практичну цінність: воно допомагає дослідникам оцінювати під впливом нелетальних речовин ефекти пестицидів (оскільки порушення навчання часто є більш чутливим раннім попередженням, ніж безпосередня загибель бджіл), і формувалося уявлення про те, де розміщувати вулик та джерела води, щоб робітники могли швидко засвоїти ефективні маршрути.

Це також зробило бджіл широко використовуваною моделлю організму в ширшому дослідженні когнітивних здібностей тварин, завдяки тому, що вони поєднують дуже малу та добре відому нервову систему з досить багатим поведінковим репертуаром, пропонуючи дослідникам рідкісну можливість пов’язати конкретні нейрони та ділянки мозку зі специфічними набутими поведінками.

Часті запитання

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте the simulation і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.