✖


Jump to content

Познание насекомых

Нейрон ( (зеленый и белый) в мозге насекомого синий)

Познание насекомых описывает умственные способности и изучение этих способностей у насекомых . Эта область развилась из сравнительной психологии , где ранние исследования больше фокусировались на поведении животных . [1] Исследователи изучили когнитивные способности насекомых у пчел , плодовых мух и ос . [2] [3]  

Вопросы исследования состоят из экспериментов, направленных на оценку способностей насекомых, таких как восприятие, [4] эмоции [1] [5] внимание, [3] память (осиное множественное гнездо), [1] пространственное познание, [1] [6] использование инструментов, [3] решение проблем, [3] и понятия . [3] [7] В отличие от поведения животных, концепция группового познания играет большую роль в исследованиях насекомых. [7] [8] [9] Предполагается, что некоторые классы насекомых, такие как муравьи и пчелы, мыслят групповым мышлением, чтобы функционировать в своих обществах; [8] [9] более поздние исследования показывают, что индивидуальное познание существует и играет роль в общей когнитивной задаче группы. [5]

Эксперименты по познанию насекомых были более распространены в последнее десятилетие, чем раньше. [3] Логично понимать когнитивные способности как адаптацию к различным экологическим нишам каждого когнитивной способности вида при анализе поведения. Это означает рассматривать поведение как адаптацию к окружающей среде человека и не считать их более продвинутыми по сравнению с другими людьми. [10]

Познание насекомых, добывающих пищу

[ редактировать ]
Насекомые, питающиеся желтым цветком

Насекомые обитают во многих разнообразных и сложных средах, в которых им приходится находить пищу. Познание определяет, как насекомое ищет пищу. Особые когнитивные способности, используемые насекомыми при поиске пищи, были в центре внимания многих научных исследований. [11] Общественные насекомые часто являются объектами исследований, и многое об интеллекте насекомых было открыто благодаря исследованию способностей видов пчел . [12] [3] Плодовые мухи также являются частыми объектами исследований. [13]

Обучение и память

[ редактировать ]

Предвзятость обучения

[ редактировать ]

Благодаря обучению насекомые могут повысить эффективность поиска пищи, сокращая время, затрачиваемое на поиск пищи, что позволяет уделять больше времени и энергии другим занятиям, связанным с фитнесом , таким как поиск партнеров или хозяев. [14] В зависимости от экологии насекомого можно использовать определенные сигналы, чтобы научиться быстро определять источники пищи. С течением времени у насекомых могут развиться предубеждения к обучению, которые отражают источник пищи, которым они питаются. [15]

Предвзятость в обучении позволяет насекомым быстро связывать важные особенности окружающей среды, связанные с пищей. Например, пчелы имеют необученное предпочтение радиально-симметричным узорам — особенностям натуральных цветов, которыми пчелы кормятся. [16] Пчелы, у которых нет опыта добывания пищи, как правило, имеют необученное предпочтение цветам, которые опытный собиратель выучил бы быстрее. Эти цвета, как правило, соответствуют цветам, которые очень ценны в данной конкретной среде. [17]

Обучение во времени и месте

[ редактировать ]

Помимо более типичных сигналов, таких как цвет и запах, насекомые могут использовать время в качестве сигнала для поиска пищи. [18] Время является особенно важным сигналом для опылителей . Опылители питаются цветами, которые, как правило, предсказуемо меняются во времени и пространстве, в зависимости от вида цветка. Опылители могут узнать время цветения разных видов цветов, чтобы разработать более эффективные маршруты кормления. Пчелы узнают, в какое время и в каких местах места приносят пользу, и меняют свои предпочтения в отношении определенных мест в зависимости от времени суток. [19]

Было показано, что эти временные предпочтения у некоторых насекомых связаны с циркадными часами . В отсутствие внешних сигналов медоносные пчелы все равно будут демонстрировать сдвиг в предпочтениях вознаграждения в зависимости от времени, что сильно задействует внутренний механизм учета времени, то есть циркадные часы, в модуляции приобретенных предпочтений. [18]

Более того, пчелы не только могут помнить, когда конкретный сайт приносит пользу, но также могут помнить, в какое время несколько разных сайтов приносят прибыль. [19] Некоторые виды бабочек также демонстрируют свидетельства обучения времени и места из-за их поведения при поиске пищи в ловушках . [20] Это когда животное постоянно посещает одни и те же места кормления последовательно в течение нескольких дней, и считается, что это указывает на способность к обучению во времени и месте.

Инновационный потенциал

[ редактировать ]
Шмель, имеющий опыт дергания за веревку, тянет за веревку, чтобы дотянуться до искусственного синего цветка, наполненного сахарным раствором. [21]

Насекомые также способны к поведенческим инновациям. Инновация определяется как создание нового или измененного приобретенного поведения, ранее не встречавшегося у населения. [22] Инновационные способности можно экспериментально изучать у насекомых с помощью задач по решению проблем. [23] Когда им предлагают потянуть за веревку, многие шмели не могут ее решить, но некоторые могут придумать новое решение. [21]

Те, кто изначально не смог решить задачу, могут научиться ее решать, наблюдая, как пчела-новатор решает задачу. Это приобретенное поведение может затем культурно распространяться через популяции пчел. [21] Более поздние исследования насекомых начали изучать, какие черты ( например, исследовательская тенденция) предсказывают склонность отдельного насекомого к новаторству. [24]

Социальные аспекты кормодобывания насекомых

[ редактировать ]

Социальное изучение мест добычи пищи

[ редактировать ]

Насекомые могут узнавать о местах добычи пищи посредством наблюдения или взаимодействия с другими людьми, что называется социальным обучением. Это было продемонстрировано на шмелях. Шмелей быстрее привлекает награда за цветы, если они заняты другими шмелями, и они быстрее учатся ассоциировать этот вид цветов с наградой. [25] Увидев на цветке сородича, вы усиливаете предпочтения к цветам этого типа. Кроме того, шмели будут больше полагаться на социальные сигналы, когда задача сложна, а не когда задача проста. [26]

Муравьи будут показывать места питания особей своего вида, которые они обнаружили, в процессе, называемом тандемным бегом . Это считается редким примером обучения, специализированной формы социального обучения в животном мире. [27] Обучение предполагает последовательное взаимодействие между наставником и учеником, и наставник обычно несет определенные затраты, чтобы передать ученику соответствующую информацию. В случае тандемного бега муравей временно снижает свою эффективность поиска пищи, чтобы продемонстрировать ученику расположение места кормления.

Доказательства кумулятивной культуры

[ редактировать ]

Исследования на шмелях предоставили доказательства того, что некоторые насекомые демонстрируют зачатки кумулятивной культуры, совершенствуя существующее поведение в более эффективные формы. Шмели могут улучшить задачу, в которой они должны дотащить мяч до определенного места (ранее социально усвоенное поведение), используя более оптимальный маршрут по сравнению с маршрутом, который использовал их демонстратор. [28] Эту демонстрацию усовершенствования ранее наблюдаемого существующего поведения можно было бы считать рудиментарной формой кумулятивной культуры, хотя это весьма спорная идея. Важно сказать, что истинную кумулятивную культуру трудно продемонстрировать у насекомых, да и вообще у всех видов. Это потребует накопления культуры на протяжении поколений до такой степени, что ни один отдельный человек не сможет самостоятельно генерировать все поведение. [29]

Нейронная основа добывания пищи насекомыми

[ редактировать ]

Роль грибовидных тел

[ редактировать ]
Схема тела гриба плодовой мухи

Одной из важных и хорошо изученных областей мозга, участвующих в добывании пищи насекомыми, являются грибовидные тела , структура, участвующая в способностях обучения и памяти насекомых. Тело гриба состоит из двух больших стеблей, называемых цветоножками, которые имеют на концах чашеобразные выступы, называемые чашечками. Роль грибовидных тел заключается в сенсорной интеграции и ассоциативном обучении. [30] Они позволяют насекомому связывать сенсорную информацию и вознаграждение. [30]

Эксперименты, в которых функция грибовидных тел нарушалась в результате абляции, показали, что организмы поведенчески нормальны, но у них нарушено обучение. Мухи с поврежденными грибовидными телами не могут образовывать запаховые ассоциации. [31] а тараканы с поврежденными грибовидными телами не могут использовать пространственную информацию для формирования воспоминаний о местах. [32] Электрофизиологические основы познания в различных частях мозга насекомых могут быть изучены с помощью различных методов, включая записи in vivo из этих частей мозга насекомых .

Пластичность тела гриба

[ редактировать ]

Тела грибов могут изменяться в размерах на протяжении всей жизни насекомого. Есть свидетельства того, что эти изменения связаны с началом добывания пищи, а также с опытом добывания пищи. У некоторых перепончатокрылых грибные тела увеличиваются в размерах, когда медсестры становятся собирателями и начинают добывать пищу для колонии. [33]

Молодые пчелы начинают свою деятельность как няньки, заботящиеся о кормлении и санитарной обработке личинок улья. По мере того, как пчела стареет, ее обязанности меняются от кормилицы к собирателю, покидая улей для сбора пыльцы. Этот сдвиг в работе приводит к изменениям в экспрессии генов в мозге, которые связаны с увеличением размера тела гриба. [33]

Также было показано, что у некоторых бабочек размер грибовидного тела увеличивается в зависимости от опыта. [34] Период наибольшего увеличения размера мозга обычно связан с периодом обучения на основе опыта добывания пищи, что демонстрирует важность этой структуры в когнитивных способностях насекомых, связанных с поиском пищи.

Эволюция грибовидного тела

[ редактировать ]

Многие таксоны насекомых независимо развили более крупные грибовидные тела. Требование пространственного познания при поиске пищи было задействовано в тех случаях, когда развились более сложные грибные тела. [35] Тараканы и пчелы, относящиеся к разным отрядам, добывают корм на большой территории и используют пространственную информацию, чтобы вернуться к местам кормления и центральным местам, что, вероятно, объясняет их более крупные грибовидные тела. [36] Сравните это с двукрылыми, такими как плодовая мушка Drosophila melanogaster , у которых относительно небольшие грибовидные тела и менее сложные требования к пространственному обучению.

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б с д Буркхардт Р.В. (1987). «Журнал поведения животных и ранняя история исследований поведения животных в Америке». Журнал сравнительной психологии . 101 (3): 223–230. дои : 10.1037/0735-7036.101.3.223 . ISSN   0735-7036 .
  2. ^ Джурфа М (2014). «Познание с помощью небольшого количества нейронов: обучение высшего порядка у насекомых». Тенденции в нейронауках . 36 (5): 1 285–294. дои : 10.1016/j.tins.2012.12.011 . ПМИД   23375772 . S2CID   7908013 .
  3. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Перри С.Дж., Бэррон А.Б., Читтка Л. (2017). «Границы познания насекомых». Современное мнение в области поведенческих наук . 16 : 111–118. дои : 10.1016/j.cobeha.2017.05.011 . ISSN   2352-1546 . S2CID   53184195 .
  4. ^ Джурфа М., Мензель Р. (1997). «Зрительное восприятие насекомых: сложные способности простых нервных систем». Современное мнение в нейробиологии . 7 (4): 505–513. дои : 10.1016/S0959-4388(97)80030-X . ПМИД   9287201 . S2CID   7483311 .
  5. ^ Перейти обратно: а б Баракки Д., Лихоро М., Джурфа М. (август 2017 г.). «Есть ли у насекомых эмоции? Некоторые выводы шмелей» . Границы поведенческой нейронауки . 11 : 157. дои : 10.3389/fnbeh.2017.00157 . ПМЦ   5572325 . ПМИД   28878636 .
  6. ^ Блэкоутон П.С., Эйрзи С., Аллен А., Бейкер С., Берроу А., Блэр С. и др. (апрель 2011 г.). «Пчелы Блэкоутона» . Письма по биологии . 7 (2): 168–72. дои : 10.1098/rsbl.2010.1056 . ПМК   3061190 . ПМИД   21177694 .
  7. ^ Перейти обратно: а б Пассино К.М., Сили Т.Д., Вишер П.К. (19 сентября 2007 г.). «Роевое познание медоносных пчел». Поведенческая экология и социобиология . 62 (3): 401–414. дои : 10.1007/s00265-007-0468-1 . ISSN   0340-5443 . S2CID   1386639 .
  8. ^ Перейти обратно: а б Уилсон Р.А. (сентябрь 2001 г.). «Познание на групповом уровне». Философия науки . 68 (С3): С262–С273. дои : 10.1086/392914 . ISSN   0031-8248 . S2CID   144160534 .
  9. ^ Перейти обратно: а б Файнерман О., Корман А. (январь 2017 г.). «Индивидуальное и коллективное познание у социальных насекомых» . Журнал экспериментальной биологии . 220 (Часть 1): 73–82. arXiv : 1701.05080 . Бибкод : 2017arXiv170105080F . дои : 10.1242/jeb.143891 . ПМК   5226334 . ПМИД   28057830 .
  10. ^ Джурфа М (май 2013 г.). «Познание с помощью небольшого количества нейронов: обучение высшего порядка у насекомых». Тенденции в нейронауках . 36 (5): 285–94. дои : 10.1016/j.tins.2012.12.011 . ПМИД   23375772 . S2CID   7908013 .
  11. ^ Джонс П.Л., Агравал А.А. (январь 2017 г.). «Обучение насекомых-опылителей и травоядных». Ежегодный обзор энтомологии . 62 (1): 53–71. doi : 10.1146/annurev-ento-031616-034903 . ПМИД   27813668 .
  12. ^ «У пчел маленький мозг, но большие идеи» . Научный американец . doi : 10.1038/scientificamericanmind0514-10b .
  13. ^ Маймон Г. «Могут ли плодовые мухи раскрыть скрытые механизмы разума?» . Сеть блогов Scientific American . Проверено 30 января 2020 г.
  14. ^ Паур, Дженнифер; Грей, Дэвид А. (1 октября 2011 г.). «Индивидуальная последовательность, обучение и память у паразитоидной мухи Ormia ochracea» . Поведение животных . 82 (4): 825–830. дои : 10.1016/j.anbehav.2011.07.017 . ISSN   0003-3472 .
  15. ^ Лерер М., Хорридж Г.А., Чжан С.В., Гадагкар Р. (30 января 1995 г.). «Зрение формы у пчел: врожденное предпочтение цветочных узоров» (PDF) . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия Б: Биологические науки . 347 (1320): 123–137. Бибкод : 1995РСТБ.347..123Л . дои : 10.1098/rstb.1995.0017 . hdl : 1885/117351 . ISSN   0962-8436 .
  16. ^ Лерер М., Хорридж Г.А., Чжан С.В., Гадагкар Р. (30 января 1995 г.). «Зрение формы у пчел: врожденное предпочтение цветочных узоров» (PDF) . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия Б: Биологические науки . 347 (1320): 123–137. Бибкод : 1995РСТБ.347..123Л . дои : 10.1098/rstb.1995.0017 . hdl : 1885/117351 . ISSN   0962-8436 .
  17. ^ Джурфа М., Нуньес Дж., Читтка Л., Мензель Р. (сентябрь 1995 г.). «Цветовые предпочтения пчел, наивных к цветам». Журнал сравнительной физиологии А. 177 (3). дои : 10.1007/BF00192415 . ISSN   0340-7594 . S2CID   36437846 .
  18. ^ Перейти обратно: а б Чжан С., Шварц С., Пал М., Чжу Х., Таутц Дж. (ноябрь 2006 г.). «Пчелиная память: пчела знает, что и когда делать». Журнал экспериментальной биологии . 209 (Часть 22): 4420–8. дои : 10.1242/jeb.02522 . ПМИД   17079712 . S2CID   262120047 .
  19. ^ Перейти обратно: а б Пал М., Чжу Х., Пикс В., Таутц Дж., Чжан С. (октябрь 2007 г.). «Циркадная временная эпизодическая память — пчела знает, что, когда и где делать» . Журнал экспериментальной биологии . 210 (Часть 20): 3559–67. дои : 10.1242/jeb.005488 . hdl : 1885/18210 . ПМИД   17921157 .
  20. ^ Гилберт, Лоуренс Э. Рэйвен, Питер Х. (1980). Коэволюция животных и растений: Симпозиум V, Первый международный конгресс систематической и эволюционной биологии, Боулдер, Колорадо, август 1973 г. Техасский университет. ISBN  0-292-71056-9 . ОСЛК   6511746 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  21. ^ Перейти обратно: а б с Алем С., Перри С.Дж., Чжу X, Лукола О.Дж., Ингрэм Т., Совик Э., Читтка Л. (октябрь 2016 г.). Луи М. (ред.). «Ассоциативные механизмы обеспечивают социальное обучение и культурную передачу насекомого дергания за ниточки» . ПЛОС Биология . 14 (10): e1002564. дои : 10.1371/journal.pbio.1002564 . ПМК   5049772 . ПМИД   27701411 .
  22. ^ Читатель С.М., Лаланд К.Н. (25 сентября 2003 г.). «Инновации в области животных: Введение». Инновации для животных . Издательство Оксфордского университета. стр. 3–36. doi : 10.1093/acprof:oso/9780198526223.003.0001 . ISBN  978-0-19-852622-3 .
  23. ^ Гриффин А.С., Гез Д. (ноябрь 2014 г.). «Инновации и решение проблем: обзор общих механизмов». Поведенческие процессы . 109 Часть Б: 121–34. дои : 10.1016/j.beproc.2014.08.027 . ПМИД   25245306 . S2CID   28550381 .
  24. ^ Колладо Ма, Мензель Р., Сол Д., Бартомеус I (23 декабря 2019 г.). «Инновации в сфере одиночных пчел обусловлены исследованием, застенчивостью и уровнем активности» . дои : 10.1101/2019.12.23.884619 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  25. ^ Ледбитер Э, Читтка Л (6 августа 2007 г.). «Динамика социального обучения на модели насекомого, шмеля (Bombus terrestris)». Поведенческая экология и социобиология . 61 (11): 1789–1796. дои : 10.1007/s00265-007-0412-4 . ISSN   0340-5443 . S2CID   569654 .
  26. ^ Баракки Д., Васас В., Джамшед Икбал С., Алем С. (13 января 2018 г.). Папай Д. (ред.). «Шмели-собиратели чаще используют социальные сигналы, когда задача трудна» . Поведенческая экология . 29 (1): 186–192. дои : 10.1093/beheco/arx143 . ISSN   1045-2249 .
  27. ^ Фрэнкс Н.Р., Ричардсон Т. (январь 2006 г.). «Обучение бегущим муравьям в тандеме» . Природа . 439 (7073): 153. Бибкод : 2006Natur.439..153F . дои : 10.1038/439153а . ПМИД   16407943 .
  28. ^ Лукола О.Дж., Перри С.Дж., Коскос Л., Читтка Л. (февраль 2017 г.). «Шмели демонстрируют когнитивную гибкость, улучшая наблюдаемое сложное поведение» . Наука . 355 (6327): 833–836. Бибкод : 2017Sci...355..833L . дои : 10.1126/science.aag2360 . ПМИД   28232576 . S2CID   206651162 .
  29. ^ Шофилд Д.П., МакГрю В.К., Такахаши А., Хирата С. (декабрь 2017 г.). «Кумулятивная культура у нелюдей: упущенные из виду результаты исследований японских обезьян?» . Приматы . 59 (1): 113–122. Бибкод : 2017Sci...355..833L . дои : 10.1007/s10329-017-0642-7 . ПМЦ   5843669 . ПМИД   29282581 .
  30. ^ Перейти обратно: а б Гейзенберг М. (апрель 2003 г.). «Мемуары о грибном теле: от карт к моделям». Обзоры природы. Нейронаука . 4 (4): 266–75. дои : 10.1038/nrn1074 . ПМИД   12671643 . S2CID   5038386 .
  31. ^ де Белль Дж.С., Гейзенберг М. (февраль 1994 г.). «Ассоциативное обучение запахам у дрозофилы отменено путем химической абляции грибных тел». Наука . 263 (5147): 692–5. Бибкод : 1994Sci...263..692D . дои : 10.1126/science.8303280 . ПМИД   8303280 .
  32. ^ Мизунами М, Вайбрехт Дж. М., Штраусфельд, Нью-Джерси (28 декабря 1998 г.). «Грибные тела таракана: их участие в памяти места». Журнал сравнительной неврологии . 402 (4): 520–537. doi : 10.1002/(sici)1096-9861(19981228)402:4<520::aid-cne6>3.0.co;2-k . ISSN   0021-9967 . ПМИД   9862324 . S2CID   44384958 .
  33. ^ Перейти обратно: а б Уитфилд CW, Чико AM, Робинсон GE (октябрь 2003 г.). «Профили экспрессии генов в мозге предсказывают поведение отдельных медоносных пчел». Наука . 302 (5643): 296–9. Бибкод : 2003Sci...302..296W . дои : 10.1126/science.1086807 . ПМИД   14551438 . S2CID   30489284 .
  34. ^ Монтгомери С.Х., Меррилл Р.М., Отт С.Р. (июнь 2016 г.). «Состав мозга бабочек Heliconius, рост после закрытия и зависящая от опыта пластичность нейропилей» . Журнал сравнительной неврологии . 524 (9): 1747–69. дои : 10.1002/cne.23993 . hdl : 2381/36988 . ПМИД   26918905 . S2CID   20938927 .
  35. ^ Фаррис С.М., Шульмейстер С. (март 2011 г.). «Паразитоидизм, а не социальность, связан с эволюцией сложных грибовидных тел в мозгу перепончатокрылых насекомых» . Слушания. Биологические науки . 278 (1707): 940–51. дои : 10.1098/rspb.2010.2161 . ПМК   3049053 . ПМИД   21068044 .
  36. ^ Фаррис С.М., Ван Дайк Дж.В. (декабрь 2015 г.). «Эволюция и функции тел насекомых-грибов: вклад сравнительных и модельных системных исследований». Современное мнение в области науки о насекомых . 12 :19–25. дои : 10.1016/j.cois.2015.08.006 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Insect_cognition&oldid=1230244722"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 180373a3aa4d157ce7621b8a2bff3136__1718974140
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/18/36/180373a3aa4d157ce7621b8a2bff3136.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Insect cognition - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)