Arılar Zamanı Bilebiliyor: Yeni Çalışma Böcek Zekasının Şok Edici Şekilde Gelişmişliğini Ortaya Çıkarıyor

Zaman algısı denildiğinde akla ilk gelen canlılar muhtemelen arılar değildir. Ancak yeni bir çalışma, bu küçük böceklerin, memelilerin ve kuşların zamansal farkındalığına rakip olabilecek şaşırtıcı derecede karmaşık bir zamanlama hissine sahip olabileceğini öne sürüyor.

Yayınlanan araştırmada Biyoloji MektuplarıLondra Queen Mary Üniversitesi ve Nanyang Teknoloji Üniversitesi'nden bilim insanları, bombus arılarının saniyenin sadece kesirleri kadar süren ışık parlamalarını ayırt edebildiğini keşfetti.

Bu keşif, küçük de olsa böcek beyinlerinin bile zamanın geçişini daha önce anlaşıldığından çok daha esnek bir şekilde işleyebildiğini gösteriyor.

Araştırmacılar, "Sonuçlarımız, bombus arılarının, yiyecek arama seçimlerine rehberlik etmek için yanıp sönen ışıklar olarak sunulan farklı sürelerdeki görsel uyaranlar arasında ayrım yapmayı öğrenebildiklerini gösteriyor" diye yazıyor.

Zaman algısı hayatta kalmada önemli bir rol oynar. Hayvanların ne zaman yiyecek arayacaklarına, avlanacaklarına veya başkalarıyla iletişim kuracaklarına karar vermelerine yardımcı olur. Gündüz-gece döngülerini yöneten sirkadiyen ritimler iyi bilinmektedir.

Ancak bilim insanları böceklerin daha kısa aralıkları nasıl algıladığı konusunda çok daha az şey biliyor. Bunlar yırtıcılardan kaçınırken veya hareketi koordine ederken önemli olan saniyeler veya saniyelerin kesirleridir.

Bunu araştırmak için Queen Mary Üniversitesi'nde baş yazar ve doktora adayı olan Alexander Davidson ve meslektaşları, arıların ışık parlamalarını tatlı bir ödülle ilişkilendirmek üzere eğitildiği bir serbest yiyecek arama deneyi tasarladılar.

Araştırmacılar olup olmadığını test etti arılar yarım saniye ile iki buçuk saniye gibi kısa ve uzun süreleri ayırt edebilir. Ayrıca bunu, her iki ışık da zaman içinde aynı toplam miktarda yanıp söndüğünde ve bir işaret olarak parlaklığı ortadan kaldırdığında da test ettiler.

Sonuçlar, arıların "kısa" veya "uzun" ışığın ödüllendirilip ödüllendirilmediğine bakılmaksızın sürekli olarak ikisi arasında ayrım yapmayı öğrendiklerini ortaya çıkardı.

Davidson, "Arılar doğal ortamlarında yanıp sönen uyaranlarla karşılaşmadıkları için bu görevi başarabilmeleri dikkat çekicidir" dedi. basın bülteni. "Görsel uyaranların süresini izleyebilmeleri, uzayda veya iletişimde hareketin izini sürmek gibi farklı amaçlar için gelişen zaman işleme kapasitesinin bir uzantısını akla getirebilir."

Ekip iki ana deneyde 41 bombus arısını test etti. Böcekler, şeffaf bölmelere bağlı, sıcaklık kontrollü ahşap yuva kutularında barındırıldı. Arıların gözlem odasına serbestçe erişimi vardı, deney odasına erişim ise çıkarılabilir kapıları olan şeffaf akrilik tüneller aracılığıyla kontrol ediliyordu.

Test odasında arılar, biri daha uzun süre yanıp sönen, diğeri daha kısa süreli yanıp sönen iki sarı ışık çemberiyle karşılaştı. Bir arı şeker ödülüne bağlı süreyi doğru seçtiğinde beslenmesine izin veriliyordu. Yanlış olanı seçmek onun yerine acı bir kinin çözeltisinin tadına bakmak anlamına geliyordu.

Arılar 20 denemeden en az 15 doğru seçimlik başarı oranına ulaştıktan sonra, modeli gerçekten öğrenip öğrenmediklerini test etmek için ödüller kaldırıldı. Şeker olmasa bile çoğu arı doğru parlama süresini seçmeye devam etti.

Araştırmacılar, "Arılar, hem kısa hem de uzun uyaran ödüllendirildiğinde, uyaranlar arasında ayrım yapmayı öğrendiler; bu da onların yalnızca spontan tercihler ve fototaksis tarafından yönlendirilmediğini gösterdi" diye yazıyor. Bu, arıların bir tür ışığın diğerine göre daha fazla ilgi görmesi olasılığını ortadan kaldırıyor.

İlginç bir şekilde konum biraz önemliydi. Arılar yuvadan en uzaktaki odada biraz daha kötü performans gösterdi; yazarlar bu küçük etkinin mesafeyle ilgili olabileceğini öne sürüyor. Yine de zamanlama becerisi sağlamdı.

İnsanların ve diğer omurgalıların kısa süreleri takip edin Saniyeleri ölçmek için ritmik olarak titreşen beyin hücreleri olan sinirsel "kalp pilleri" kullanılıyor. Ancak böceklerin bunu nasıl yaptığı hala açık bir sorudur.

Omurgalılarda bu tür bir zamanlama, biyolojik kronometre gibi davranan, başlangıç ​​ve bitiş sinyali arasındaki darbeleri sayan sinir devrelerini içerir. Arıların benzer bir sistem mi yoksa daha basit, dağıtılmış bir sistem mi kullandığı nöron ağı belirsizdir.

Araştırmacılar, "Bu, arılarda zamansal işlemeyi yeni görsel durumlara kadar genişletebilen genel bir öğrenme yeteneğine işaret ediyor" diye yazıyor.

Önceki çalışmalar, arıların çiçeklerin nektarını ne zaman yenileyeceğini tahmin edebildiklerini ve hatta birkaç saniye sonra ödülleri tahmin edebildiklerini ima etmişti. Ancak bu davranışlar ekolojik aşinalık, yani çiçeklerden ve gün ışığından öğrenilen doğal derslerle şekillenmiş olabilir.

Buna karşılık, yeni yanıp sönen ışık deneyleri tamamen yapay ipuçları kullanıyor ve arıların zamanlamayı doğal bağlamların ötesinde genelleştirebildiğini kanıtlıyor.

Çalışmanın en ilgi çekici sonuçlarından biri, böcek beyinlerindeki zaman ve uzay işlemleri arasındaki potansiyel örtüşmedir. Arıların, hızı ve mesafeyi ölçmek için görsel akışı (uçuş sırasında nesnelerin geçme hızı) kullandıkları zaten biliniyor.

Araştırmacılar, algılama yeteneğinin zamanlama aynı temel sinir mekanizmasını paylaşıyor olabilir.

Araştırmacılar, "Zaman içinde aralıklı olarak ortaya çıkan görsel uyaranlar, hareket sırasında uzayda akan uyaranlarla benzerlikler gösterebilir" diye yazıyor. "Omurgalı türlerinde zaman ve mekanın sinirsel kodlaması arasında bir bağlantı zaten tespit edildi. Gelecekteki çalışmalar, zaman kodlamanın temel temelini ve bunun böceklerdeki uzay işlemeyle bağlantısını araştırmalıdır."

Eğer doğruysa bu, arıların minik sinir sistemlerinin, hayatta kalmak için kritik olan her iki boyutta (zaman ve uzay) gezinmek için birleşik, esnek bir strateji kullandığı anlamına gelir.

Geçmiş araştırmalar, arıların, nektar yenilenme zamanlarını takip etmekten, ödüllerle ilişkili zaman aralıklarını öğrenmeye kadar karmaşık yiyecek arama ve öğrenme yetenekleri sergilediğini göstermiştir. Yeni çalışma, arıların yanıp sönen ışık uyaranlarındaki kısa süreleri de ayırt edebildiğini göstererek bu anlayışa katkıda bulunuyor.

Bilgilendirme arıların bilişsel yeteneklerinin içgüdüsel toplayıcılığın çok ötesine uzandığını gösteren araştırmaları daha önce ele almıştık, İnsanların ve arıların sosyal etkileşimle bağlantılı genetik varyantları paylaştığına dair bulgular dahil ve "kovan zihni" benzeri koordinasyon. Bu bilgiler, küçük beyninin önerdiğinden çok daha fazla zihinsel esnekliğe sahip bir böceğin resmini çiziyor.

Davidson ve meslektaşları, arıların sadece birkaç saniye süren süreleri de ayırt edebildiğini göstererek, arı zekasına ilişkin yeni ortaya çıkan bu görüşe bir başka boyut daha eklediler.

Araştırmacılar, "Doğal olmayan bir ortamda süre ve sıklık gibi zamansal değişkenleri takip etme yeteneği, davranışsal, hesaplamalı ve sinirsel düzeylerde daha fazla araştırmayı garanti eden bir bilişsel esneklik düzeyini vurguluyor" dedi.

Ekip, gelecekteki çalışmaların benzer olup olmadığını ortaya çıkarabileceğini öne sürüyor zamanlama mekanizmaları Arıların mekansal ipuçlarını nasıl işlediğini veya böceklerdeki zaman algısının tamamen farklı sinirsel hesaplamalardan kaynaklanıp kaynaklanmadığını yönetir.

Hayvan bilişi üzerine çalışan bilim insanları için yaban arısı ilgi çekici bir konu olmaya devam ediyor. Her ne kadar çalışma doğrudan incelemese de sinir mimarisiBulgular, arıların zamanlama görevlerini yapay görsel ipuçlarını kullanarak çözebildiklerini gösteriyor. bilişsel esneklik Bu durum araştırmacıları şaşırtmaya devam ediyor.

Bombus arılarının zamanlamadaki çok küçük farklılıkları algılayabildiğini ve bunlara tepki verebildiğini gösteren çalışma, doğal yiyecek arama ipuçlarının ötesine geçen bir zamansal biliş düzeyini ortaya koyuyor.

Araştırmacılar, bu bulguların, böceklerin sinir sistemlerinin zamanı nasıl kodladığını incelemek için yeni yollar açtığını ve hem biyolojik organizmalarda hem de yapay sistemlerde zamansal işleme konusunda gelecekteki araştırmalara bilgi verebilecek bir çerçeve sunduğunu belirtiyor.

Ortak yazar ve psikoloji profesörü Dr. Elisabetta Versace, "Böceklerdeki işlem süreleri, minimum düzeyde sinirsel substrat kullanan karmaşık bir görev çözümünün kanıtıdır" diye ekliyor.

"Bunun yapay sinir ağlarındaki karmaşık bilişsel benzeri özellikler üzerinde etkileri var" diyor ve "biyolojik zekadan ilham alarak ölçeklenebilir olmak için mümkün olduğunca verimli olmaya çalışmalı."

Tim McMillan emekli bir kolluk kuvveti yöneticisi, araştırmacı muhabir ve The Debrief'in kurucu ortağıdır. Yazıları genellikle savunma, ulusal güvenlik, İstihbarat Topluluğu ve psikoloji ile ilgili konulara odaklanmaktadır. Tim'i Twitter'da takip edebilirsiniz: @LtTimMcMillan. Tim'e e-posta yoluyla ulaşılabilir: [email protected] veya şifreli e-posta yoluyla: [email protected]