Отвлекающий стимул помешал пчелам переучиваться

Французские этологи обнаружили, что медоносные пчелы могут переучиваться, даже если между стимулом и наградой есть пауза. Но если отвлекать их во время такого переобучения, они перестают ассоциировать награду с каким-либо сигналом. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B.

Самый простой способ обучения — формирование классического условного рефлекса: нейтральный стимул, например запах или звук, многократно предъявляется одновременно с приятным или болезненным стимулом, и в итоге нейтральный стимул сам начинает вызывать соответствующую реакцию. Такая связка формируется автоматически, и для нее достаточно примитивной нервной системы: даже морские актинии (Nematostella vectensis), у которых нет мозга, способны усваивать такие ассоциации. Если же между нейтральным стимулом и подкреплением вставить временную паузу, учиться становится сложнее: чтобы связать разнесенные события, нужно сохранять воспоминание о первом сигнале в течение паузы. И если человека отвлечь во время этой паузы, ассоциация не сформируется. Это считают признаком того, что отсроченное обучение требует осознания связи между стимулом и наградой.

Недавно та же закономерность обнаружена у медоносных пчел (Apis mellifera). Команда этологов под руководством Мартина Джурфы (Martin Giurfa) из Сорбоннского университета показала, что отвлекающий световой стимул нарушает отсроченное обучение у пчел, но никак не влияет на обычное, где стимулы перекрываются во времени. Это может означать, что даже насекомые в какой-то мере полагаются на осознание связи между сигналом и наградой, когда между ними есть временной разрыв. 

На этот раз те же ученые решили усложнить задачу: научив пчел ассоциировать один запах со сладким раствором, а другой — с горьким, они меняли запахи местами, чтобы пчелам пришлось переучиваться. Для этого насекомые должны были подавить реакцию на ранее приятный стимул и начать реагировать на тот, который раньше игнорировали. Такая задача требует не просто запоминания, а когнитивной гибкости и переключения внимания. Для части пчел ученые ввели ту же паузу между сигналами и отвлекающие сигналы. Всего в экспериментах участвовало около 400 рабочих пчел, которых отлавливали на вылете из гнезда.

Пчелы успешно переучивались как в обычных условиях, так и тогда, когда между стимулами была задержкаПауза была между началом подачи запаха и раствора даже в варианте без отсрочки, но в этом случае стимулы перекрывались: запах подавался 6 секунд, и на шестой секунде начиналась подача раствора, которая длилась 3 секунды. В случае переобучения с отсрочкой подача запаха была очень короткой — 0,5 секунды, затем следовала пауза — 4,5 секунды, а потом — раствор — 3 секунды. Общая длительность тренировки от начала подачи запаха до конца подачи раствора во всех случаях была одинаковой, но перекрытие стимулов было только в первом варианте. в 4,5 секунды. Однако отсроченный вариант давался им труднее: без паузы они усваивали новые правила к четвертой попытке, а с паузой — к пятой. Тем не менее обе группы в итоге справлялись. В следующем эксперименте во время переучивания авторы начали отвлекать насекомых — в паузу между запахом и наградой добавились быстрые вспышки белого света. В этом случае пчелы не смогли переучиться независимо от того, перекрывались ли стимулы во времени, но характер ошибок был разным.

Пчелы, которые переучивались по обычной схеме, где подача запаха и награды (или горького раствора) перекрывались во времени, стали положительно реагировать на новый приятный запах, но при этом сохранили высокий уровень ответов на старый, который теперь стал неприятным. То есть они не смогли подавить ранее выученную реакцию. Насекомые, которым досталась схема с отсрочкой, повели себя противоположным образом: у них снизились ответы на старый приятный запах, но при этом не выросли ответы на новый. Таким образом, отвлечение в момент паузы сбивало пчел с толку и заставляло подавлять положительную реакцию на любой сигнал.

По мнению авторов, результаты укрепляют вывод о том, что пчелы полагаются на что-то вроде осознанности при отсроченном, но не при обычном обучении. Во время переобучения с задержкой отвлекающий стимул мешает насекомым осознать связь между стимулом и наградой, и это приводит к общей заторможенности. Интересно, что морские актинии, которые упоминаются выше, были способны формировать ассоциации, если между стимулами была пауза длиной в минуту. Но неизвестно, используют ли они для этого осознание, или же их нервная система просто способна длительно удерживать след памяти о первом стимуле.

Ранее ученые обнаружили удивительную способность шмелей запоминать сложный ритм и узнавать его даже при смене модальности.