Шмели и чувство времени

Интерес к познавательным возможностям насекомых возник не вчера. Ещё в начале XX века исследователи заметили, что пчёлы и шмели способны запоминать маршруты, узнавать формы, цвета и даже отдельные узоры. Эти наблюдения постепенно привели к более смелым вопросам: могут ли существа с крошечным мозгом оперировать абстрактными категориями, например, временем. Ответ на этот вопрос долго оставался неясным, поскольку время трудно отделить от других сигналов окружающей среды, таких как расстояние, интенсивность света или запах.

Прорыв произошёл благодаря экспериментам с земляными шмелями Bombus terrestris, широко используемыми в лабораторных исследованиях из-за спокойного нрава и высокой обучаемости. Учёные поставили перед собой задачу выяснить, способны ли шмели различать не форму или цвет сигнала, а именно его продолжительность. Для этого была создана установка с двумя круглыми световыми элементами, которые поочерёдно излучали вспышки разной длины. Одна вспышка была краткой, другая заметно более протяжённой, при этом яркость и цвет оставались одинаковыми.

Эксперимент был устроен так, чтобы исключить любые побочные подсказки. За короткой вспышкой шмель находил кормушку с сахарным сиропом, за длинной находился раствор с горьким вкусом, который насекомые избегают. Положение световых сигналов регулярно меняли, чтобы исключить ориентацию по месту. Запахи тщательно контролировали, а сами кормушки очищали между подходами. В итоге единственным надёжным ориентиром оставалась именно длительность светового сигнала.

Результаты оказались поразительными. После серии попыток большинство шмелей начинали уверенно выбирать сигнал нужной продолжительности. Более того, когда исследователи убрали пищевое вознаграждение, насекомые продолжали делать правильный выбор, что указывало на сформированное различение временного интервала, а не на простую реакцию на вкус или запах. Таким образом стало ясно, что шмели способны воспринимать и запоминать продолжительность событий как самостоятельный признак.

Это открытие имеет важное значение для понимания поведения насекомых в целом. В природных условиях шмели действительно редко сталкиваются с мигающими источниками света, однако им постоянно приходится учитывать время. Длительность посещения цветка, ритм раскрытия венчиков, суточные колебания температуры и освещённости – всё это требует точной настройки внутренних механизмов отсчёта. Эксперимент лишь показал, что такие механизмы могут использоваться и в непривычных, искусственных задачах.

Особый интерес представляет нейронная сторона вопроса. Мозг шмеля содержит всего около миллиона нейронов, что несопоставимо с возможностями мозга млекопитающих. Тем не менее, этого минимального набора достаточно для обработки временных интервалов и принятия решений на их основе. Это заставляет по новому взглянуть на то, как может быть устроено эффективное мышление без громоздких вычислительных ресурсов.

Интересно, что в ходе контрольных экспериментов выяснилось, что шмели хуже различают абсолютную длительность вспышек, но отлично справляются с задачей, когда важно соотношение между коротким и длинным сигналом. Иными словами, они ориентируются не столько на секунды, сколько на принцип «короче или дольше», что делает их восприятие времени удивительно гибким.

Работы в этой области продолжаются и выходят далеко за рамки энтомологии. Понимание того, как простые нейронные системы справляются с задачами, связанными со временем, уже используется при разработке компактных вычислительных моделей и алгоритмов машинного обучения. Шмели в этом смысле становятся не только объектом изучения, но и источником инженерного вдохновения.

История исследований чувства времени у насекомых наглядно показывает, что сложные когнитивные способности могут проявляться там, где их долго не ожидали. Внимательное изучение таких примеров расширяет представления о возможностях живых существ и помогает точнее понять фундаментальные принципы работы мозга, независимо от его размера.

geo

Источник: vk.com

Комментарии: