倫敦瑪麗女王大學的研究人員發現了一種叫做大黃蜂的昆蟲 落地炸彈,它可以通過識別視覺信號持續的時間來選擇在哪裡收集食物。

在摩爾斯電碼中,短閃爍或“點”代表字母“E”,而長閃爍或“破折號”代表字母“T”。到目前為止,只有人類和其他一些脊椎動物,包括鴿子和獼猴,能夠區分這兩個時期。

訓練蜜蜂識別光照週期

該研究小組由博士生亞歷克斯·戴維森(Alex Davidson)和他的導師、瑪麗女王大學心理學高級講師伊麗莎白·范思哲博士(Dr. Elisabetta Versace)領導。他們設計了一個特殊的迷宮來測試蜜蜂是否能夠將不同的光照週期與獎勵聯繫起來。每隻蜜蜂都被訓練在兩個閃爍圓圈之​​一處找到一塊糖,這些圓圈要么發出短閃光(“點”),要么發出長閃光(“破折號”)。當短暫的閃光導致糖獎勵時,較長的閃光錶明蜜蜂更願意避免的苦味物質。

為了確保蜜蜂使用的是時間而不是位置,研究人員改變了迷宮每個部分中兩個閃爍圓圈的位置。一旦蜜蜂不斷地飛向與糖相關的光,研究小組就將糖移走,看看昆蟲是否仍然會根據閃光的持續時間而不是氣味或其他線索進行選擇。

蜜蜂通過時間而不是位置來學習

結果表明,大多數蜜蜂都會直接走向先前與糖相關的持續時間的光,無論它放在哪裡。這證實蜜蜂已經學會區分短閃光和長閃光。

亞歷克斯·戴維森說:“我們想知道大黃蜂是否能夠區分這些不同時期之間的差異,看到它們這樣做真是令人興奮。”

年輕人對時間的看法

戴維森補充說:“由於蜜蜂在自然環境中不會遇到閃爍的刺激,因此它們能夠成功完成這項任務是非常了不起的。” “事實上,它們可以跟踪視覺刺激的持續時間,這可能表明時間處理能力的擴展是為了不同的目的而進化的,例如跟踪空間中的運動或通信。”

“相反,這種編碼和處理持續時間的驚人能力可能是神經系統的基本組成部分,是神經元特性所固有的。只有進一步的研究才能解決這個問題。”

探索計時的生物學

科學家們對蜜蜂或其他動物如何測量短時間仍然知之甚少。已知的調節每日週期(晝夜節律)或季節模式的系統運行得太慢,無法解釋這種以幾分之一秒變化的精確計時能力。

一些理論表明,動物可能有一個或多個以不同規模運行的內部時鐘。既然這種能力已經在昆蟲中得到證實,研究人員可以測試這些計時機制如何在小於一立方毫米的微型大腦中發揮作用。

這對於理解智力意味著什麼?

范思哲博士解釋說:“許多複雜的動物行為,例如導航和通信,都依賴於時間處理能力。在包括昆蟲在內的不同物種之間使用廣泛的比較方法來闡明這些能力的進化非常重要。昆蟲的處理持續時間是使用最少的神經基質解決複雜任務的證據。這對人工神經網絡中的複雜認知功能具有影響,在生物智能的啟發下,人工神經網絡應該努力盡可能高效以實現可擴展。”

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