У плодовых мушек открыли арифметические способности
В исследовании Парижского института мозга плодовые мушки продемонстрировали чувствительность к численности. Они предпочитали наибольшие количества и различали величины. В этом навыке, как оказалось, решающую роль играют особые нейроны.
Животные постоянно используют информацию о количестве для принятия решений. Оценка многочисленности сородичей в конкурирующей группе перед вступлением в конфликт, количество пищи или партнёров для спаривания на новой территории — всё это имеет важное значение для выживания и размножения. Навык воспринимать численность может достигать поразительного уровня: некоторые виды муравьёв ориентируются в пустыне, оценивая число шагов до цели.
— Мерседес Бенгочеа, исследователь в группе Бассема Хассана в Парижском институте мозга.
Чтобы исследовать этот вопрос, учёным требовалось распознать мозговую активность животного во время выполнения задачи с количествами. А затем активировать либо отсечь определённые нервные клетки, чтобы определить, какие области мозга задействованы. Такие операции трудно выполнять на позвоночных, но для дрозофил уже существуют подходящие инструменты. Так что плодовые мушки Drosophila melanogaster вполне годятся для изучения когнитивных функций. Эти насекомые подстраивают своё поведение перед лицом угрозы в зависимости от количества собратьев. Так, при опасности, чем меньше размер группы мушек, тем больше вероятность, что они замрут, добавила исследовательница.
Чтобы определить, могут ли дрозофилы оценивать числа и воспринимать величины, Мерседес Бенгочеа с коллегами использовали экспериментальную установку. Они поместили мух в условия, называемые «аренами Буридана». То есть названными в честь философского парадокса об осле, которому предстояло сделать выбор меж двух охапок корма. На аренах Буридана мушек соблазняли, соответственно, двумя наборами кусочков. Так исследователи определяли, какой стимул предпочитают насекомые. Для этого достаточно было измерять время, которое дрозофилы потратили на осмотр каждой кучки в сравнении с другой.
Результаты показали, что плодовые мушки дольше оставались рядом с кучкой из трёх объектов, чем с приманкой из одного — независимо от размера кусочков или всего объёма набора. Тяга к большим количествам сохранялась, когда насекомым приходилось выбирать между кучками из двух и четырёх кусочков либо из двух и трёх. Мушки, однако, были неспособны различать наборы из, соответственно, трёх и четырёх объектов, отметила Мерседес Бенгочеа. Похоже, что соотношения между такими числами недостаточно для того, чтобы дрозофилы почувствовали разницу. С другой стороны, они могут очень легко сравнивать наборы из четырёх и из восьми объектов, то есть двойное соотношение. Следовательно, плодовые мушки не ограничены счётом до трёх, но соотношение между оцениваемыми величинами должно быть достаточно чётким для восприятия.
Впрочем, сравнение двух величин — простая визуальная задача, обычная для многих животных, а также человека. Это помогает нам с первого взгляда оценить размер большой группы, например, толпы на концерте, в которой слишком много людей, чтобы сосчитать их поодиночке.
Затем предстояло понять, какие нейронные цепи задействованы в этой системе различения количества у дрозофил. Для этого экспериментаторы последовательно «отключали» различные области мозга насекомых, предотвращая передачу нервных сигналов по синапсам. После нескольких опытов они заметили, что активность столбца нейронов LC11 в зрительной доле мушиного мозга была необходима насекомым для сравнения кучек еды.
Для чистоты опытов во второй серии экспериментов применили простой метод: аппетитную дозу сахара поместили рядом с самыми маленькими наборами объектов. На мгновение, благодаря особой приманке, мушек заставили предпочесть небольшие количества. Но как только им блокировали нейроны LC11, насекомые больше не проявляли предпочтения... ни к большим, ни к малым количествам. Это подтверждает, что выявленные особые нейроны необходимы для сравнения величин, независимо от значения, которое им придают плодовые мушки. LC11 также участвуют в социальном поведении плодовых мух: как раз эти же нейроны активируются, когда насекомые должны выбрать стратегию для безопасности в соответствии с количеством сородичей, летающих поблизости.
Руководитель группы по изучению мозга Бассем Хассан сказал, что коллеги сделали такой вывод: способность оценивать величины сыграла решающую роль в эволюции беспозвоночных. Причём способы «подсчёта» у насекомых очень просты. Несколько серий опытов показали, что в компьютерной модели нескольких искусственных нейронов достаточно для выполнения числовой задачи.
В общем, недооценивать насекомых и тонкости их социального поведения — ошибка. Открытие не просто подчёркивает умственные способности дрозофил, но и доказывает важность таких исследований для понимания работы человеческого сознания.
Животные постоянно используют информацию о количестве для принятия решений. Оценка многочисленности сородичей в конкурирующей группе перед вступлением в конфликт, количество пищи или партнёров для спаривания на новой территории — всё это имеет важное значение для выживания и размножения. Навык воспринимать численность может достигать поразительного уровня: некоторые виды муравьёв ориентируются в пустыне, оценивая число шагов до цели.
Численная чувствительность, то есть способность воспринимать информацию, связанную с величинами, существует у многих позвоночных и беспозвоночных. Это свойство задокументировали у приматов, птиц, амфибий, рыб и пчёл. В общем, нам не нужны подсчёты, чтобы отличить одно от двух, нескольких от многих. Но мы не знали, какие нейронные цепи задействованы в этом навыке
— Мерседес Бенгочеа, исследователь в группе Бассема Хассана в Парижском институте мозга.
Чтобы исследовать этот вопрос, учёным требовалось распознать мозговую активность животного во время выполнения задачи с количествами. А затем активировать либо отсечь определённые нервные клетки, чтобы определить, какие области мозга задействованы. Такие операции трудно выполнять на позвоночных, но для дрозофил уже существуют подходящие инструменты. Так что плодовые мушки Drosophila melanogaster вполне годятся для изучения когнитивных функций. Эти насекомые подстраивают своё поведение перед лицом угрозы в зависимости от количества собратьев. Так, при опасности, чем меньше размер группы мушек, тем больше вероятность, что они замрут, добавила исследовательница.
Чтобы определить, могут ли дрозофилы оценивать числа и воспринимать величины, Мерседес Бенгочеа с коллегами использовали экспериментальную установку. Они поместили мух в условия, называемые «аренами Буридана». То есть названными в честь философского парадокса об осле, которому предстояло сделать выбор меж двух охапок корма. На аренах Буридана мушек соблазняли, соответственно, двумя наборами кусочков. Так исследователи определяли, какой стимул предпочитают насекомые. Для этого достаточно было измерять время, которое дрозофилы потратили на осмотр каждой кучки в сравнении с другой.
Результаты показали, что плодовые мушки дольше оставались рядом с кучкой из трёх объектов, чем с приманкой из одного — независимо от размера кусочков или всего объёма набора. Тяга к большим количествам сохранялась, когда насекомым приходилось выбирать между кучками из двух и четырёх кусочков либо из двух и трёх. Мушки, однако, были неспособны различать наборы из, соответственно, трёх и четырёх объектов, отметила Мерседес Бенгочеа. Похоже, что соотношения между такими числами недостаточно для того, чтобы дрозофилы почувствовали разницу. С другой стороны, они могут очень легко сравнивать наборы из четырёх и из восьми объектов, то есть двойное соотношение. Следовательно, плодовые мушки не ограничены счётом до трёх, но соотношение между оцениваемыми величинами должно быть достаточно чётким для восприятия.
Впрочем, сравнение двух величин — простая визуальная задача, обычная для многих животных, а также человека. Это помогает нам с первого взгляда оценить размер большой группы, например, толпы на концерте, в которой слишком много людей, чтобы сосчитать их поодиночке.
Затем предстояло понять, какие нейронные цепи задействованы в этой системе различения количества у дрозофил. Для этого экспериментаторы последовательно «отключали» различные области мозга насекомых, предотвращая передачу нервных сигналов по синапсам. После нескольких опытов они заметили, что активность столбца нейронов LC11 в зрительной доле мушиного мозга была необходима насекомым для сравнения кучек еды.
Для чистоты опытов во второй серии экспериментов применили простой метод: аппетитную дозу сахара поместили рядом с самыми маленькими наборами объектов. На мгновение, благодаря особой приманке, мушек заставили предпочесть небольшие количества. Но как только им блокировали нейроны LC11, насекомые больше не проявляли предпочтения... ни к большим, ни к малым количествам. Это подтверждает, что выявленные особые нейроны необходимы для сравнения величин, независимо от значения, которое им придают плодовые мушки. LC11 также участвуют в социальном поведении плодовых мух: как раз эти же нейроны активируются, когда насекомые должны выбрать стратегию для безопасности в соответствии с количеством сородичей, летающих поблизости.
Руководитель группы по изучению мозга Бассем Хассан сказал, что коллеги сделали такой вывод: способность оценивать величины сыграла решающую роль в эволюции беспозвоночных. Причём способы «подсчёта» у насекомых очень просты. Несколько серий опытов показали, что в компьютерной модели нескольких искусственных нейронов достаточно для выполнения числовой задачи.
В общем, недооценивать насекомых и тонкости их социального поведения — ошибка. Открытие не просто подчёркивает умственные способности дрозофил, но и доказывает важность таких исследований для понимания работы человеческого сознания.
- Дмитрий Ладыгин
- youtu.be/1ZXkPk9Rr5M
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Так рано еще никогда не было: полярный вихрь начал разрушаться уже в ноябре. Чем это грозит России?
Ученые давно замечали тревожную тенденцию, но такого поворота не ждали даже они...
Возможно, целлофановые пчелы — спасение человечества: они миллионы лет делают то, что нужно нам как воздух
Поразительно, но удивительный продукт ученые нашли почти полвека назад, но почему-то до последнего времени не обращали на него внимания...
Ненужный рай: 1500-километровое путешествие показало, почему древние люди обходили стороной Зеленую Аравию
Выяснилось, что питьевая вода еще не делает местность пригодной для жилья. Племенам из древности требовалось еще кое-что необходимое...
Новый рецепт апокалипсиса: даже небольшая ядерная боеголовка на орбите гарантировано выведет из игры 99% аппаратов за считаные дни
Однако самое опасное, по словам ученых, начнется позже. Почему космос будет фактически закрыт?...
Ученые использовали «психомантеум», чтобы вызвать призраков. А потом началось странное
Исследователи сами не до конца понимают, что зафиксировали приборы во время эксперимента...
Древние майя настолько любили красный цвет, что в итоге эта страсть, возможно, стала одной из причин гибели цивилизации
Ученые нашли доказательства, как яркая краска способствовала краху великой империи...
Авиация в США наконец-то уходит… с дискет: почему так поздно и как с этим обстоят дела в России?
Американцы потратили на выход из 90-х чудовищные суммы, но далеко не факт, что все заработает в срок и как надо...
Тайна скифской ДНК: что поразило российских ученых, когда они заглянули в геном легендарных кочевников древности
Оказалось, что 2500 лет подряд историки ошибались в происхождении этого народа. Теории и учебники придется серьезно переписать...
Настоящий Ковчег Завета, возможно, спрятан в Эфиопии: почему его может видеть только один человек?
Этой истории 3000 лет, но она до сих пор далека от своего завершения...
Загадочный астероид неожиданно ускорился: у астрофизиков заканчиваются объяснения и гипотезы
Пожалуй, это самый интересный космический детектив за последнее время, и пока он далек до финала...
Наша Вселенная скреплена невидимым галактическим клеем: и без него нас бы не было
По словам ученых, «склеивание» произошло уже в первые секунды существования мироздания...
Парадокс Древнего Перу: жили мирно, но при этом приносили массовые и жестокие человеческие жертвы. Почему?
Ученый рассказал, какую роль в истории сыграл Эль-Ниньо и почему ритуальные убийства совершали «без гнева и конфликта»...
Усиленно боролись за чистоту, но просчитались: как роковая ошибка властей поставила под угрозу целый средневековый город
Норвежский Тронхейм был самым чистым в Европе, однако руководству города этого показалось мало. Хотели как лучше, а получилось как всегда...
Назад в будущее: в России вернут проводное радио. Зачем? Почему спорят эксперты?
В технологию уже вложено более миллиарда рублей, а МЧС называет проводное радио лучшим способом оповещения на сегодня...
В России создана революционная упаковка: молоко будет свежим целый месяц
Разбираемся: не испортился ли вкус продукта и когда ожидать чудо-пачки в продаже...