Шмели выучили азбуку Морзе — по вспышкам света. И впервые доказали, что даже миллиметровый мозг способен измерять время

До сих пор умение различать короткие и длинные сигналы — как точки и тире в азбуке Морзе — считалось особенностью человека и некоторых позвоночных: птиц, приматов и дельфинов. Теперь к этому списку можно добавить ещё одного участника — шмеля. Учёные из Лондонского университета королевы Марии впервые продемонстрировали, что насекомые способны принимать решения, ориентируясь на длительность световых стимулов.

Главный объект исследования — шмель Bombus terrestris, привычный опылитель, но с неожиданно развитыми когнитивными способностями. Команда под руководством доктора Элизабетты Версаче и аспиранта Алекса Дэвидсона проверила, способны ли насекомые отличать мигающие огни по продолжительности вспышек — то есть распознавать короткий импульс как «точку», а длинный как «тире» — и использовать это различие для выбора правильного источника пищи.

Для опыта собрали трёхсекционный лабиринт с поочерёдными отсеками. В каждом помещении на монитор выводили два жёлтых круга: один подавал короткий импульс, второй — длинный. Под экранами закреплялись пластиковые площадки-«чипы» с каплей раствора: во время обучения под стимулом, который нужно было распознавать, лежал сахарный сироп, под альтернативным — горький хинин. Насекомое вылетало из «гнезда», пролетало через лёгкие пластиковые дверцы и оказывалось перед парой мигающих кругов; первая попытка сделать глоток с одной из площадок фиксировалась как выбор стимула. После этого особь переходила в следующий отсек и повторяла задание, так что за один вылет проходило три испытания подряд. На тестовом этапе подкормку заменяли водой с обеих сторон, чтобы исключить влияние запаха и проверить, ориентируется ли шмель именно на длительность вспышки, а не на вкусовые следы или положение источника.

Когда подслащённую приманку убрали полностью, шмели всё равно летели к знакомому стимулу — короткой вспышке. Это показало, что они не просто запомнили расположение пищи, а научились различать временные параметры света.

Такой результат удивителен ещё и потому, что в естественной среде шмели не сталкиваются с мигающими объектами. Их зрительная система адаптирована к восприятию цвета, контраста и движения, но не ритма или частоты. Тем не менее насекомые сумели освоить оценку длительности импульса. Это говорит о том, что их нервная система способна обрабатывать временные интервалы не абстрактно, а как конкретное сенсорное свойство.

Авторы выдвинули два возможных объяснения. Первое — умение измерять продолжительность могло появиться как побочный эффект механизмов, помогающих шмелям отслеживать движение, расстояние и последовательность действий во время полёта или сбора нектара. Второе, более фундаментальное, заключается в том, что восприятие времени может быть встроенным свойством нейронных сетей в целом. Иными словами, нейроны способны реагировать на длину стимулов благодаря собственным биофизическим особенностям, без отдельного «часового» центра.

Известно, что у животных есть циркадные ритмы — внутренние системы, регулирующие суточные и сезонные циклы. Однако они действуют слишком медленно, чтобы объяснить, как шмель различает вспышку продолжительностью полсекунды и сигнал длиной в секунду. Следовательно, в мозге насекомого — объёмом менее кубического миллиметра — должен существовать иной механизм, работающий в диапазоне долей секунды.

Теперь биологи смогут проверять гипотезы о «внутренних часах» на моделях с простыми нейросетями. Шмели для этого идеально подходят: их мозг содержит около миллиона нейронов, но обеспечивает сложное поведение — ориентацию в пространстве, обучение, запоминание и даже элементарные формы коммуникации. Изучение того, как они воспринимают время, поможет лучше понять эволюцию интеллекта и разработать более эффективные искусственные нейронные структуры.