Плодовые мушки обладают более сложными когнитивными способностями, чем считалось
Исследователи из Института мозга и разума Кавли (KIBM) Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что плодовые мушки (Drosophila melanogaster) имеют более развитые когнитивные способности, включая внимание, рабочую память и состояния, подобные сознательному осознанию. Результаты опубликованы 16 февраля в журнале Nature.
Методология исследования
Учёные использовали комплексный подход:
- Иммерсивная виртуальная реальность: 360-градусная арена создавала иллюзию свободного полёта для пристёгнутых мух.
- Классическое обусловливание: Мух обучали ассоциировать визуальный стимул с негативным тепловым раздражителем (инфракрасный лазер).
- Два типа обучения:
- Запаздывающее обусловливание: стимулы подавались одновременно.
- Следовое обусловливание: между визуальным стимулом и тепловым раздражителем вводилась пауза в 5–20 секунд ("следовый" интервал).
- Визуализация активности мозга в реальном времени с помощью генетически введённого флуоресцентного кальциевого индикатора.
- Нейрогенетические манипуляции.
Ключевые открытия
- Следовое обучение: Способность мух к следовому обусловливанию указывает на наличие рабочей памяти и процессов, аналогичных вниманию и осознанию у млекопитающих.
- Формирование и исчезновение "следа" памяти: Учёные в реальном времени наблюдали, как в мозге мухи формируется, удерживается и затухает след памяти.
- Эффект отвлечения: Лёгкий поток воздуха (отвлекающий фактор) во время обучения заставлял визуальную память затухать быстрее. Это первое прямое доказательство отвлекаемости у мух и указывает на роль внимания в формировании памяти.
- Локализация памяти: Процесс происходил в эллипсоидном теле центрального комплекса мозга мухи — области, соответствующей кора больших полушарий у человека.
- Роль дофамина: Нейромедиатор дофамин необходим для такого обучения. Дофаминовые реакции в процессе обучения возникали всё раньше, в конечном итоге предвосхищая появление теплового стимула.
Значение работы
- Модельный организм: Исследование подтверждает, что плодовая мушка (Drosophila melanogaster) может служить мощной моделью для изучения высших когнитивных функций.
- Эволюционные параллели: Общие черты с млекопитающими, несмотря на анатомические различия, объясняются общим эволюционным предком.
- Перспективы: Понимание нейрофизиологических основ внимания у мух может пролить свет на когнитивные стратегии человека, неврологические расстройства и даже повлиять на разработку искусственного интеллекта.
Как отметил ведущий автор Дхрув Гровер: "Проще говоря, мушка продолжает удивлять тем, насколько она на самом деле умна".