Zaskakująca zdolność trzmieli. Opanowały kod Morse'a

• Naukowcy z Queen Mary University of London pokazali, że trzmiele rozpoznają czas trwania bodźców świetlnych.
• Owady uczyły się w labiryncie, gdzie „kropka” lub „kreska” wskazywała nagrodę cukrową.
• Badacze widzą w tym wskazówkę, jak działa „wewnętrzny zegar” i jak projektować efektywne sieci neuronowe.

Badacze z Queen Mary University of London sprawdzili, czy trzmiele Bombus terrestris potrafią podejmować decyzje na podstawie długości błysków światła. Eksperyment przeprowadzono w specjalnym labiryncie, a wyniki opisano w „Biology Letters”. Jak podaje PAP, to pierwsza tak jednoznaczna demonstracja u owadów rozróżniania krótkich i długich sygnałów wzrokowych.

Kluczem było powiązanie błysków z nagrodą lub nieprzyjemną alternatywą. Krótki błysk (analog „kropki” w kodzie Morse’a) bywał łączony z cukrem, a dłuższy („kreska”) z gorzką substancją. Pozycje bodźców zmieniano w kolejnych pomieszczeniach, by wykluczyć kierowanie się miejscem. Gdy usunięto cukier z testów kontrolnych, większość trzmieli nadal wybierała właściwy błysk, co potwierdziło, że decyduje czas trwania światła, a nie zapach czy widok nagrody.

Wyniki sugerują, że owady śledzą czas trwania bodźców wzrokowych, choć w naturze nie spotykają migających sygnałów. To wskazuje na bardziej ogólną zdolność przetwarzania czasu, być może wyewoluowaną do innych celów, jak śledzenie ruchu czy komunikacja. Naukowcy podkreślają, że mechanizmy neuronalne dla tak krótkich skal czasu pozostają nieznane, a te znane z rytmu dobowego są zbyt wolne, by to wyjaśnić.

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 - wyjaśnia autor eksperymentu Alex Davidson, cytowany przez PAP.

Davidson podkreśla, że alternatywnie zaskakująca zdolność kodowania i przetwarzania czasu trwania bodźców może stanowić podstawowy element układu nerwowego, wynikający z samych właściwości neuronów. Zaznacza również, że dopiero dalsze badania pozwolą ustalić, który z możliwych mechanizmów jest właściwy.

Badacze chcą testować różne modele „wewnętrznych zegarów” na „miniaturowych mózgach” owadów, mniejszych niż 1 mm sześc. To uzupełni spór o to, czy istnieje jeden, czy kilka zegarów biologicznych dla krótkich interwałów.

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 - podkreśla współautorka badania, dr Elisabetta Versace.