Учёные выяснили, что шмели вида Bombus terrestris обладают удивительной способностью различать короткие и длинные вспышки света, подобно тому, как азбука Морзе использует точки и тире. Это открытие переворачивает прежние представления о когнитивных возможностях насекомых, поскольку ранее такая тонкая обработка временных интервалов считалась исключительной прерогативой позвоночных.
На протяжении долгого времени способность к различению длительности сигналов, например, между короткими вспышками – «точками» (как буква «E» в азбуке Морзе) и длинными вспышками – «тире» (как буква «T»), была зафиксирована только у человека и некоторых других позвоночных, включая голубей и макак. Открытие подобной когнитивной функции у насекомых свидетельствует о гораздо более сложных механизмах восприятия, чем предполагалось ранее.
Исследование, проведённое под руководством аспиранта Алекса Дэвидсона и доктора Элизабетты Версаче из Лондонского университета королевы Марии (Queen Mary University of London), использовало специально разработанный лабиринт. В ходе эксперимента шмелей обучали находить источник пищи, ориентируясь на вспышки света определённой длительности. Одна вспышка – короткая – всегда вела к сладкой награде, тогда как другая – длинная – указывала на горькое вещество, которое шмели стараются избегать.
Чтобы исключить возможность того, что шмели ориентируются на местоположение, а не на длительность сигнала, исследователи постоянно меняли расположение мигающих кругов в лабиринте. Это позволило подтвердить, что насекомые действительно формируют ассоциацию между длительностью светового сигнала и его значением, игнорируя пространственные ориентиры. После того как шмели надёжно научились выбирать свет, ведущий к сахару, учёные убирали награду, чтобы убедиться: шмели по-прежнему делают выбор, основываясь именно на длительности вспышки, а не на запахе или других второстепенных признаках.
Результаты экспериментов показали, что подавляющее большинство шмелей направлялись именно к тому источнику света, длительность вспышки которого ранее была связана с сахаром, независимо от его текущего расположения. Это стало убедительным доказательством их способности различать короткие и длинные световые импульсы. «Мы хотели выяснить, могут ли шмели научиться различать эти разные длительности, и было так захватывающе наблюдать, как они это делают», – прокомментировал Алекс Дэвидсон.
Поразительно, что шмели успешно справились с задачей, ведь в естественной среде они практически не сталкиваются с мигающими стимулами. Алекс Дэвидсон выдвинул предположение, что способность отслеживать длительность визуальных стимулов может быть расширением уже существующей функции обработки времени, которая эволюционировала для других целей, например, для отслеживания движения в пространстве или для коммуникации. Также существует вероятность, что эта неожиданная способность кодировать и обрабатывать длительность времени может быть фундаментальным свойством нервной системы, присущим нейронам. Только дальнейшие исследования смогут пролить свет на эту загадку.
На данный момент учёным ещё предстоит многое узнать о том, как пчёлы и другие животные измеряют короткие промежутки времени. Известные системы, регулирующие суточные (циркадные) ритмы или сезонные изменения, работают слишком медленно, чтобы объяснить столь точную способность определения длительности вспышек, отличающихся на доли секунды. Некоторые теории предполагают существование у животных одного или нескольких внутренних часов, работающих в разных масштабах. Теперь, когда эта способность продемонстрирована у насекомых, исследователи получили уникальную возможность изучить механизмы работы таких «часов» в миниатюрных мозгах, размер которых не превышает кубического миллиметра.
Доктор Версаче подчеркнула значимость открытия: «Многие сложные поведенческие реакции животных, такие как навигация и коммуникация, зависят от способности обрабатывать информацию о времени. Важно использовать широкий сравнительный подход к изучению различных видов, включая насекомых, чтобы понять эволюцию этих способностей. Обработка длительности сигналов у насекомых является свидетельством сложного решения задач с использованием минимального нервного субстрата. Это имеет серьёзные последствия для понимания сложных когнитивных процессов, в том числе в области искусственных нейронных сетей, которые должны стремиться к максимальной эффективности и масштабируемости, черпая вдохновение в биологическом интеллекте».
