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
Миссия Илона Маска может погубить Марс
Эксперты пришли в ужас от планов миллиардера....
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Доказано генетиками: Неандертальцы не вымерли
Они — это мы, хотя бы отчасти....
Два подводных газовоза «Пилигрим» смогут заменить целый газопровод
Эксперты уверены, что новый российский проект в корне изменит систему грузоперевозок в Арктике....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
Одно из древнейших животных на Земле обнаружили в австралийской глуши
Полмиллиарда лет назад был взрывной рост разнообразия видов....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Животных в лунные ночи сбивают на 50% чаще
Полнолуния опасны не только в мистических фильмах....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
В Нидерландах нашли тысячу доисторических курганов
Онлайн-проект помог распознать ранее неизвестные объекты культурного наследия....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....