Искусственные пчелы могут использовать простые нейронные цепи для сложного обучения

Пчелам, возможно, не нужны ключевые структуры мозга, известные как грибовидные тела, для обучения сложным ассоциациям между запахами и вознаграждением. К такому выводу пришли авторы нового исследования, опубликованного в PLOS Computational Biology.

Результаты удивили команду, поскольку грибовидные тела считаются необходимыми для интеллектуального контроля над инстинктивным поведением — аналогично коре головного мозга млекопитающих.

ХаДи МаБуДи из Лондонского университета королевы Марии и коллеги создали реалистичную вычислительную модель нейронных цепей, которые пчелы используют для обработки обонятельной информации. Затем они исследовали, что произойдет, если удалить из модели пчелы цепи грибовидных тел.

Ученые проверили, насколько хорошо искусственные пчелы справятся с задачами, которые обычно используются для изучения обучения у реальных пчел. Среди них были задачи, в которых пчелы учатся связывать разные запахи с разными вознаграждениями.

Неожиданно «мутантные пчелы» показали такие же результаты во многих (но не во всех) задачах по обучению запахам, как и реальные пчелы с неповрежденными грибовидными телами. Они могли даже научиться ассоциировать смесь двух запахов с вознаграждением, когда каждый отдельный запах с ним не был связан. Для этого искусственные пчелы полагались на простую нейронную цепь, ранее ассоциировавшуюся только с инстинктивным поведением.

«Возможно, это объясняет, почему крошечный мозг пчел так хорош в многозадачности и управлении таким количеством обучающих моделей поведения и инстинктивных рутин, — говорит соавтор исследования Ларс Читтка. — Это показывает, что удивительные формы пластичности могут быть повсеместными, даже в самых простых нервных системах».

Результаты также поднимают вопрос, зачем пчелам нужны два, возможно, избыточных нейронных пути. «В сложной обонятельной среде, где социальные пчелы должны реагировать на десятки феромонов в улье, а также на изученные обонятельные сигналы от цветов, — говорит Читтка, — два параллельных, но переплетенных пути с перекрывающимися функциями, но разными приоритетами в градиенте от врожденных к приобретенным реакциям на запахи различной сложности, могут обеспечить необходимую гибкость».