Исследование саранчи показывает, как окружение формирует обучение

Международная команда ученых из Университетов Сассекса, Лестера и Кембриджа показала, как среда формирует обучение и память, тренируя саранчу по методу Павлова — ассоциировать разные запахи с наградой или наказанием. Исследование опубликовано 21 ноября 2013 года в журнале Current Biology.

Пустынная саранча известна своими опустошительными стаями. Однако она существует в двух фазах: одиночной («солитарной») и стайной («грегарной»). Эти фазы радикально различаются внешним видом, поведением и образом жизни.

Ключевые выводы исследования:

• Контекст определяет значение: Солитарные особи, которым предъявляли незнакомый запах вместе с токсичной пищей, присваивали ему негативное («плохое») значение. Но если саранча находилась в толпе и начинала переход в грегарное состояние, она присваивала тому же запаху позитивное («хорошее») значение. Это экологически оправдано: грегарная саранча должна находить и есть токсичные растения, чтобы защищаться от хищников.
• Память не переписывается, а блокируется: Солитарные особи, уже сформировавшие негативную ассоциацию с запахом, не могли изменить её, даже оказавшись в толпе. Их память оставалась фиксированной. Более того, саранча в переходный период теряла способность формировать новые негативные воспоминания, но сохраняла способность к формированию позитивных.
• Механизм «переобучения»: В условиях поля, когда саранча собирается в стаи из-за голода и конкуренции за скудную пищу, блокировка негативного обучения позволяет ей эффективно «переучиться». Грегарные особи пробуют токсичные растения снова, и, поскольку не могут сформировать негативную память о токсине, у них формируется новая, «правильная» позитивная ассоциация с запахом этого растения.
• Экспериментальный метод: Ученые использовали метод, аналогичный опытам Павлова. Они кормили саранчу искусственной пищей (питательной или токсичной), одновременно подавая запах ванили или лимона. После тренировки саранча выбирала путь, пахнущий тем запахом, который ассоциировался с питательной едой.

Значение работы:

Исследование показывает, как мозг решает задачи не «в вакууме», а во взаимодействии со средой. Простое изменение правил обучения — отключение запоминания «плохого» при сохранении запоминания «хорошего» — позволяет саранче с небольшим мозгом и простыми правилами успешно адаптироваться к радикально новой, стайной жизни.