Trzmiele uczą się prostego kodu Morse'a

Naukowcy z Queen Mary University of London po raz pierwszy wykazali, że owady, w tym przypadku trzmiele Bombus terrestris - potrafią podejmować decyzję o tym, gdzie żerować, na podstawie czasu trwania bodźców wzrokowych.

W kodzie Morse'a krótki błysk, czyli "kropka", oznacza literę "E", a dłuższy błysk, czyli "kreska" - literę "T". Dotąd zdolność rozróżniania między "kropką" a "kreską" obserwowano jedynie u ludzi i innych kręgowców, takich jak makaki czy gołębie.

Naukowcy zbudowali specjalny labirynt, w którym trenowali pojedyncze trzmiele, aby znajdowały nagrodę w postaci cukru przy jednym z dwóch migających obrazów kół, wyświetlanych w krótszym lub dłuższym czasie. Na przykład gdy krótki błysk, czyli "kropka", był powiązany z cukrem- to długi błysk, czyli "kreska", wiązał się z gorzką substancją, której trzmiele nie lubią.

W każdym pomieszczeniu labiryntu zmieniano położenie tych bodźców - "kropki" i "kreski", aby trzmiele nie mogły kierować się wskazówkami przestrzennymi przy podejmowaniu decyzji.

Po tym, jak nauczyły się od razu podlatywać do migającego koła powiązanego z cukrem, przeprowadzono testy z użyciem migających świateł, ale bez obecności cukru, by sprawdzić, czy ich wybory rzeczywiście zależą od sygnałów świetlnych, a nie od zapachowych lub wizualnych wskazówek związanych z samym cukrem.

Stało się jasne, że trzmiele nauczyły się rozróżniać światło na podstawie czasu jego trwania - większość z nich kierowała się od razu do "właściwego" błysku, wcześniej powiązanego z nagrodą cukrową, niezależnie od położenia bodźca w przestrzeni.

- Chcieliśmy sprawdzić, czy trzmiele potrafią nauczyć się rozróżniać różne długości trwania bodźców - i niesamowicie było obserwować, że faktycznie to robiły. Ponieważ trzmiele nie napotykają migających bodźców w swoim naturalnym środowisku - to naprawdę niezwykłe, że poradziły sobie z tym zadaniem. Fakt, że potrafią śledzić czas trwania bodźców wzrokowych, może sugerować rozwinięcie zdolności przetwarzania czasu, która ewoluowała w innym celu - na przykład do śledzenia ruchu w przestrzeni lub komunikacji - tłumaczy Alex Davidson, autor eksperymentu opisanego w magazynie "Biology Letters".

- Alternatywnie, ta zaskakująca zdolność kodowania i przetwarzania czasu trwania bodźców może być podstawowym elementem układu nerwowego, wynikającym z samych właściwości neuronów. Dopiero dalsze badania pozwolą odpowiedzieć pytanie, który mechanizm jest prawdziwy - dodaje.

Neuronalne mechanizmy, odpowiedzialne za zdolność śledzenia czasu w tak krótkich skalach, pozostają w dużej mierze nieznane, ponieważ procesy odkryte dla rytmu dobowego i zmian sezonowych są zbyt powolne, by mogły wyjaśnić umiejętność rozróżniania między "kreską" a "kropką".

Wysuwano już różne teorie sugerujące istnienie jednego lub kilku wewnętrznych zegarów biologicznych.

Teraz, gdy odkryto u owadów zdolność rozróżniania długości trwania błyskających świateł, naukowcy będą mogli testować różne modele na tych owadzich "miniaturowych mózgach", mniejszych niż jeden milimetr sześcienny.

- Wiele złożonych zachowań zwierząt, takich jak nawigacja czy komunikacja, zależy od zdolności przetwarzania czasu. Ważne będzie zastosowanie szerokiego podejścia porównawczego, obejmującego różne gatunki, w tym owady, aby lepiej zrozumieć ewolucję tych zdolności. Przetwarzanie długości trwania bodźców u owadów stanowi dowód na rozwiązywanie złożonych zadań przy użyciu minimalnych zasobów neuronalnych. Ma to znaczenie dla rozwoju złożonych cech przypominających procesy poznawcze w sztucznych sieciach neuronowych, które - aby były skalowalne - powinny dążyć do maksymalnej efektywności, czerpiąc inspirację z biologicznej inteligencji - wyjaśnia współautorka badania, dr Elisabetta Versace.

Marek Matacz (PAP)

mat/ zan/