Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Познание насекомых описывает умственные способности и изучение этих способностей у насекомых . Эта область возникла из сравнительной психологии, где ранние исследования были больше сосредоточены на поведении животных . [1] Исследователи изучили познавательные 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 [5] [1] внимание, [3] память (множественное гнездо осы), [1] пространственное познание, [1] [6] использование инструментов , [3] решение проблем, [3] и концепции . [7] [3] В отличие от поведения животных концепция группового познания играет большую роль в исследованиях насекомых. [8] [9] [7] Предполагается, что некоторые классы насекомых, такие как муравьи и пчелы, думают с помощью группового познания, чтобы функционировать в своих сообществах; [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] Это логично для понимания когнитивный способностей как адаптация к различным экологическим нишам под с когнитивный способностью по видам при анализе поведения, это означаетпросмотр поведение как адаптация к окружающей среде индивидуумаа не взвешивание их более продвинутыми по сравнению с другими различными лицами . [10]

Познание, связанное с добычей насекомых [ править ]

Насекомые, добывающие пищу на желтом цветке

Насекомые населяют множество разнообразных и сложных сред, в которых они должны искать пищу. Познание формирует то, как насекомое приходит в поисках пищи. Особые когнитивные способности, используемые насекомыми при поиске пищи, были предметом многих научных исследований. [11] В социальных насекомых часто учебные предметы и многом узнали о разумности насекомых, исследуя способность пчел вида. [12] [3] Плодовые мухи также часто изучаются. [13]

Обучение и память [ править ]

Предубеждения в обучении [ править ]

Благодаря обучению насекомые могут повысить свою эффективность поиска пищи, сокращая время, затрачиваемое на поиск пищи, что позволяет больше времени и энергии вкладывать в другие виды деятельности, связанные с фитнесом , такие как поиск партнеров. В зависимости от экологии насекомого можно использовать определенные подсказки, чтобы научиться быстро определять источники пищи. В течение эволюционного периода у насекомых могут развиться эволюционные предубеждения в отношении обучения, которые отражают источник пищи, которым они питаются. Предубеждения в обучении позволяют насекомым быстро ассоциировать важные особенности окружающей среды, связанные с едой. Например, пчелы неизученно предпочитают лучистые и симметричные узоры - особенности живых цветов, которыми пчелы питаются. [14]Кроме того, пчелы, у которых нет опыта кормодобывания, обычно отдают необученное предпочтение тем цветам, которые опытный сборщик усвоит быстрее. Эти цвета, как правило, очень полезны для цветов в этой конкретной среде. [15]

Время-место обучения [ править ]

В дополнение к более типичным сигналам, таким как цвет и запах, насекомые могут использовать время в качестве сигнала для поиска пищи. [16] Время - особенно важный сигнал для опылителей . Опылители добывают корм на цветках, которые, как правило, предсказуемо изменяются во времени и пространстве, в зависимости от вида цветка опылители могут узнать время цветения цветков, чтобы разработать более эффективные маршруты кормодобывания. Пчелы узнают, в какое время и в каких областях сайты приносят вознаграждение, и меняют свои предпочтения в отношении определенных сайтов в зависимости от времени суток. [17] Было показано, что эти временные предпочтения связаны с циркадными часами.у некоторых насекомых. В отсутствие внешних сигналов пчелы по-прежнему будут демонстрировать сдвиг в предпочтении вознаграждения в зависимости от времени, что сильно влияет на внутренний механизм отсчета времени, то есть циркадные часы, в модуляции усвоенных предпочтений. [18] Более того, пчелы могут не только помнить, когда конкретный сайт приносит прибыль, но они также могут помнить, в какое время несколько разных сайтов приносят прибыль. [19] Некоторые бабочки виды также показывают доказательства времени места обучения из - за их ловушку линия нагула поведения. [20] Это когда животное постоянно посещает одни и те же места кормления в последовательном порядке в течение нескольких дней, и считается, что это указывает на способность к обучению во времени и месте.

Инновационный потенциал [ править ]

Воспроизвести медиа
Шмель, имеющий опыт натягивания веревки, тянет за веревку, чтобы достать искусственный синий цветок, наполненный сахарным раствором [21]

Насекомые также способны к нововведениям в поведении. Инновация определяется как создание нового или измененного усвоенного поведения, ранее не обнаруженного у населения. [22] Инновационные способности можно экспериментально изучить у насекомых с помощью задач по решению проблем. [23] Когда им предлагают натянуть веревку, многие шмели не могут решить эту задачу, но некоторые могут придумать новое решение. Те, кто изначально не мог решить задачу, могут научиться ее решать, наблюдая, как пчела-новатор решает задачу. Это усвоенное поведение затем может распространяться в культуре через популяции пчел. [21] Более поздние исследования насекомых начали изучать, какие черты ( например,исследовательская тенденция) предсказывают склонность отдельного насекомого быть новатором. [24]

Социальные аспекты добычи насекомых [ править ]

Социальное обучение на местах сбора пищи [ править ]

Насекомые могут узнавать о местах добычи пищи посредством наблюдения или взаимодействия с другими людьми, что называется социальным обучением. Это было продемонстрировано на шмелях. Шмелей больше привлекает награждение за цветы, если они заняты другими шмелями, и они быстрее учатся связывать этот вид цветов с наградой. [25] Наблюдение за сородичами на цветке усиливает предпочтение цветов этого типа. Кроме того, шмели будут больше полагаться на социальные сигналы, когда задача трудная, чем когда задача простая. [26]

Муравьи покажут сородичам места еды, которые они обнаружили в процессе, называемом тандемным бегом . Это считается редким примером обучения, специальной формы социального обучения в животном мире. [27] Обучение включает в себя постоянное взаимодействие между репетитором и учеником, и репетитор обычно несет определенные затраты, чтобы передать ученику соответствующую информацию. В случае тандемного бега муравей временно снижает свою эффективность кормодобывания, чтобы продемонстрировать ученику местоположение кормового участка.

Доказательства накопительной культуры [ править ]

Исследования на шмелях предоставили доказательства того, что некоторые насекомые демонстрируют зарождение кумулятивной культуры через акт преобразования существующего поведения в более эффективные формы. Шмели могут улучшить задачу, в которой они должны тянуть мяч в определенное место, что является ранее социально изученным поведением, используя более оптимальный маршрут по сравнению с маршрутом, который использовал их демонстратор. [28]Эту демонстрацию совершенствования ранее наблюдаемого существующего поведения можно было бы рассматривать как рудиментарную форму кумулятивной культуры, хотя это весьма спорная идея. Важно отметить, что истинную кумулятивную культуру трудно показать у насекомых, да и вообще у всех видов. Для этого потребовалось бы, чтобы культура накапливалась из поколения в поколение до такой степени, что ни один отдельный человек не мог независимо генерировать все поведение. [29]

Нейронные основы кормодобывания насекомых [ править ]

Роль грибовидных тел [ править ]

Схема грибовидного тела плодовой мушки

Одной из важных и хорошо изученных областей мозга, участвующих в добыче пищи насекомыми, являются грибовидные тела - структура, участвующая в обучении и памяти насекомых. Тело гриба состоит из двух больших стеблей, называемых цветоносами, на концах которых есть чашевидные выступы, называемые чашечками. Роль грибовидных тел заключается в сенсорной интеграции и ассоциативном обучении. [30] Они позволяют насекомому сочетать сенсорную информацию и вознаграждение. Эксперименты, в которых функция грибовидных тел нарушается из-за абляции, показывают, что организмы ведут себя нормально, но плохо обучаются. Мухи с поврежденными грибовидными телами не могут образовывать ассоциацию запаха [31]а тараканы с пораженными грибовидными телами не могут использовать пространственную информацию для формирования воспоминаний о местах. [32]

Грибная пластика тела [ править ]

Тела грибов могут меняться в размерах на протяжении жизни насекомого. Есть свидетельства того, что эти изменения связаны с началом поиска пищи, а также с опытом поиска пищи. У некоторых перепончатокрылых грибовидные тела увеличиваются в размерах, когда медсестры становятся фуражирами и начинают добывать корм для колонии. [33] Молодые пчелы начинают как медсестры, заботящиеся о кормлении и оздоровлении личинок улья. По мере того как пчела стареет, ее обязанности переходят от кормилицы к собирателю, и она покидает улей для сбора пыльцы. Этот сдвиг в работе приводит к изменениям в экспрессии генов в головном мозге, которые связаны с увеличением размера грибовидного тела. [33] У некоторых бабочек размер тела грибов увеличивался в зависимости от опыта. [34] Период наибольшего увеличения размера мозга обычно связан с периодом обучения посредством опыта кормодобывания, демонстрирующего важность этой структуры в познании насекомых при кормлении.

Эволюция грибовидных тел [ править ]

Несколько таксонов насекомых независимо развили более крупные грибовидные тела. Требования к пространственному познанию при поиске пищи были задействованы в тех случаях, когда эволюционировали более сложные грибовидные тела. [35] Тараканы и пчелы, принадлежащие к разным отрядам, кормятся на большой территории и используют пространственную информацию для возвращения 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 [ править ]

  1. ^ а б в г Буркхардт RW (1987). «Журнал поведения животных и ранняя история исследований поведения животных в Америке». Журнал сравнительной психологии . 101 (3): 223–230. DOI : 10.1037 / 0735-7036.101.3.223 . ISSN  0735-7036 .
  2. ^ Giurfa M (2014). «Познание с помощью нескольких нейронов: обучение более высокого порядка у насекомых». Тенденции в неврологии . 36 : 1 285-294. DOI : 10.1016 / j.tins.2012.12.011 .
  3. ^ Б с д е е г Перри CJ, Barron AB, Chittka L (2017). «Границы познания насекомых». Текущее мнение в поведенческих науках . 16 : 111–118. DOI : 10.1016 / j.cobeha.2017.05.011 . ISSN 2352-1546 . 
  4. ^ Giurfa МЫ, Менцель R (1997). «Зрительное восприятие насекомых: сложные способности простых нервных систем». Текущее мнение в нейробиологии . 7 : 505–513. DOI : 10.1016 / S0959-4388 (97) 80030-X .
  5. ^ a b Baracchi D, Lihoreau M, Giurfa M (август 2017 г.). «Есть ли у насекомых эмоции? Некоторые идеи от шмелей» . Границы поведенческой нейробиологии . 11 : 157. DOI : 10,3389 / fnbeh.2017.00157 . PMC 5572325 . PMID 28878636 .  
  6. ^ Blackawton PS, Airzee S, Аллен А, Бейкер S, Берроу А, Блэр С. и др. (Апрель 2011 г.). «Пчелы Блэкаутона» . Письма о биологии . 7 (2): 168–72. DOI : 10.1098 / RSBL.2010.1056 . PMC 3061190 . PMID 21177694 .  
  7. ^ а б Пассино К.М., Сили Т.Д., Висшер П.К. (19 сентября 2007 г.). «Познание роя в медоносных пчелах». Поведенческая экология и социобиология . 62 (3): 401–414. DOI : 10.1007 / s00265-007-0468-1 . ISSN 0340-5443 . 
  8. ^ a b Уилсон Р.А. (сентябрь 2001 г.). «Познание на уровне группы». Философия науки . 68 (S3): S262 – S273. DOI : 10.1086 / 392914 . ISSN 0031-8248 . 
  9. ^ a b Файнерман О, Корман А (январь 2017 г.). «Индивидуальное и коллективное познание у социальных насекомых» . Журнал экспериментальной биологии . 220 (Pt 1): 73–82. arXiv : 1701.05080 . Bibcode : 2017arXiv170105080F . DOI : 10,1242 / jeb.143891 . PMC 5226334 . PMID 28057830 .  
  10. ^ Giurfa M (май 2013). «Познание с помощью нескольких нейронов: обучение более высокого порядка у насекомых» . Тенденции в неврологии . 36 (5): 285–94. DOI : 10.1016 / j.tins.2012.12.011 . PMID 23375772 . 
  11. ↑ Jones PL, Agrawal AA (январь 2017 г.). «Обучение насекомых-опылителей и травоядных». Ежегодный обзор энтомологии . 62 (1): 53–71. DOI : 10.1146 / annurev-ento-031616-034903 . PMID 27813668 . 
  12. ^ «У пчел маленький мозг, но большие идеи» . Scientific American . DOI : 10.1038 / Scientificamericanmind0514-10b .
  13. ^ Маймон Г. "Могут ли плодовые мухи раскрыть скрытые механизмы разума?" . Сеть блогов Scientific American . Проверено 30 января 2020 .
  14. ^ Лехрер М, Horridge Г.А., Жанг SW, Gadagkar R (1995-01-30). «Видение формы у пчел: врожденное предпочтение цветочных узоров». Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B: Биологические науки . 347 (1320): 123–137. Bibcode : 1995RSPTB.347..123L . DOI : 10.1098 / rstb.1995.0017 . hdl : 1885/117351 . ISSN 0962-8436 . 
  15. ^ Giurfa МЫ, Нунез Дж, Chittka л, Менцель Р (сентябрь 1995). «Цветовые предпочтения цветочно-наивных пчел» . Журнал сравнительной физиологии А . 177 (3). DOI : 10.1007 / BF00192415 . ISSN 0340-7594 . 
  16. ↑ Zhang S, Schwarz S, Pahl M, Zhu H, Tautz J (ноябрь 2006 г.). «Память пчелы: пчела знает, что и когда делать» . Журнал экспериментальной биологии . 209 (Pt 22): 4420–8. DOI : 10,1242 / jeb.02522 . PMID 17079712 . 
  17. ^ Пал М, Чжу Н, Пикс Вт, Тауц Дж, Чжан S (октябрь 2007 г.). «Циркадная синхронизированная эпизодическая память - пчела знает, что делать, когда и где» . Журнал экспериментальной биологии . 210 (Pt 20): 3559–67. DOI : 10,1242 / jeb.005488 . PMID 17921157 . 
  18. ↑ Zhang S, Schwarz S, Pahl M, Zhu H, Tautz J (ноябрь 2006 г.). «Память пчелы: пчела знает, что и когда делать» . Журнал экспериментальной биологии . 209 (Pt 22): 4420–8. DOI : 10,1242 / jeb.02522 . PMID 17079712 . 
  19. ^ Пал М, Чжу Н, Пикс Вт, Тауц Дж, Чжан S (октябрь 2007 г.). «Циркадная синхронизированная эпизодическая память - пчела знает, что делать, когда и где» . Журнал экспериментальной биологии . 210 (Pt 20): 3559–67. DOI : 10,1242 / jeb.005488 . PMID 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 . Техасский университет. ISBN 0-292-71056-9. OCLC  6511746 .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  21. ^ a b Alem S, Perry CJ, Zhu X, Loukola OJ, Ingraham T, Søvik E, Chittka L (октябрь 2016 г.). Луи М. (ред.). «Ассоциативные механизмы позволяют социальному обучению и культурной передаче того, как натягивать струны у насекомых» . PLoS Биология . 14 (10): e1002564. DOI : 10.1371 / journal.pbio.1002564 . PMC 5049772 . PMID 27701411 .  
  22. ^ Считыватель С.М., Laland KN (2003-09-25). «Инновации в животноводстве: введение». Инновации в животных . Издательство Оксфордского университета. С. 3–36. DOI : 10.1093 / acprof: oso / 9780198526223.003.0001 . ISBN 978-0-19-852622-3.
  23. ↑ Griffin AS, Guez D (ноябрь 2014 г.). «Инновации и решение проблем: обзор общих механизмов». Поведенческие процессы . 109 Pt B: 121–34. DOI : 10.1016 / j.beproc.2014.08.027 . PMID 25245306 . 
  24. ^ Колладо má, Менцель R, Соль D, Bartomeus I (2019-12-23). «Инновации в отношении одиночных пчел обусловлены исследованиями, застенчивостью и уровнем активности» . DOI : 10.1101 / 2019.12.23.884619 . Cite journal requires |journal= (help)
  25. ^ Лидбитер Е, Chittka л (2007-08-06). «Динамика социального обучения в модели насекомого, шмеля (Bombus terrestris)» . Поведенческая экология и социобиология . 61 (11): 1789–1796. DOI : 10.1007 / s00265-007-0412-4 . ISSN 0340-5443 . 
  26. ^ Baracchi D, Васас В, Джамшед Икбал S, S Алем (2018-01-13). Папай Д. (ред.). «Шмели-собиратели чаще используют социальные сигналы, когда задача трудная» . Поведенческая экология . 29 (1): 186–192. DOI : 10.1093 / beheco / arx143 . ISSN 1045-2249 . 
  27. ^ Франки NR, Richardson T (январь 2006). «Обучение в тандемных муравьях» . Природа . 439 (7073): 153. Bibcode : 2006Natur.439..153F . DOI : 10.1038 / 439153a . PMID 16407943 . 
  28. ^ Loukola OJ, Перри CJ, Coscos L, Chittka L (февраль 2017). «Шмели демонстрируют когнитивную гибкость, улучшая наблюдаемое сложное поведение» . Наука . 355 (6327): 833–836. Bibcode : 2017Sci ... 355..833L . DOI : 10.1126 / science.aag2360 . PMID 28232576 . 
  29. ^ Шофилд DP, Макгрю WC, Takahashi A, S Хирата (декабрь 2017). «Кумулятивная культура у нечеловеческих существ: недооцененные выводы от японских обезьян?» . Приматы . 59 (1): 113–122. Bibcode : 2017Sci ... 355..833L . DOI : 10.1007 / s10329-017-0642-7 . PMID 29282581 . 
  30. Перейти ↑ Heisenberg M (апрель 2003 г.). «Мемуары грибовидного тела: от карт к моделям». Обзоры природы. Неврология . 4 (4): 266–75. DOI : 10.1038 / nrn1074 . PMID 12671643 . 
  31. ↑ de Belle JS, Heisenberg M (февраль 1994). «Ассоциативное обучение запаху у дрозофилы отменено химической абляцией грибовидных тел». Наука . 263 (5147): 692–5. Bibcode : 1994Sci ... 263..692D . DOI : 10.1126 / science.8303280 . PMID 8303280 . 
  32. ^ Мицунами M, Weibrecht JM, Strausfeld NJ (1998-12-28). «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 . 
  33. ^ a b Whitfield CW, Cziko AM, Robinson GE (октябрь 2003 г.). «Профили экспрессии генов в мозге предсказывают поведение отдельных медоносных пчел». Наука . 302 (5643): 296–9. Bibcode : 2003Sci ... 302..296W . DOI : 10.1126 / science.1086807 . PMID 14551438 . 
  34. ^ Монтгомери SH, Меррилл RM, Отт SR (июнь 2016). «Состав мозга бабочек Heliconius, постклюзионный рост и зависимая от опыта пластичность нейропиля». Журнал сравнительной неврологии . 524 (9): 1747–69. DOI : 10.1002 / cne.23993 . hdl : 2381/36988 . PMID 26918905 . 
  35. Перейти ↑ Farris SM, Schulmeister S (март 2011 г.). «Паразитоидизм, а не социальность, связан с эволюцией сложных грибовидных тел в мозге перепончатокрылых насекомых» . Ход работы. Биологические науки . 278 (1707): 940–51. DOI : 10.1098 / rspb.2010.2161 . PMC 3049053 . PMID 21068044 .  
  36. Перейти ↑ Farris SM, Van Dyke JW (декабрь 2015 г.). «Эволюция и функция грибовидных тел насекомых: результаты сравнительных и модельных системных исследований». Текущее мнение в науке о насекомых . 12 : 19–25. DOI : 10.1016 / j.cois.2015.08.006 .