ハチは脳の大きさがゴマ粒程度でもリズムを感じ取ることができる

(MENAFN- The Conversation) 人間はリズムの生き物だ。私たちが知る限り、人間はいつも歌い、いつも踊ってきた。私たちは、その曲が速いか遅いかに関係なく、リズムだけでその曲を見分けることができる。

私たちは、リズムのパターンをほとんど努力なしに身につける能力を持っているように見え、この能力には、非常に大きく強力な人間の脳が必要だと考えてきた。

しかし、今日科学誌(Science)に掲載された私たちの新しい研究は、人間だけがリズムを習得できるわけではないことを示している。脳の大きさがゴマ粒ほどしかないマルハナバチでさえ、抽象的なリズムを素早く学習できるのだ。

リズムに満ちた世界

リズムは自然のあらゆるところにある。

鳥やカエルの歌の中でそれを聞き、コウモリの超音波の狩りの鳴き声の中でそれを聞く。そして、ホタルの点滅するディスプレイ、クジャクの尾のリズミカルな揺れ、ミツバチのワグルダンス(震えながらのダンス)、ショウジョウバエの求愛ダンスの中でそれを目にする。

だが、これまで私たちは、それらが先天的なリズムパターンだと考えてきた。つまり、その動物はリズムを学習しているわけではなく、進化によって作られた行動プログラムをそのまま繰り出しているだけだ。

人間以外では、速いか遅いかに関係なく、リズムの構造を学習し認識できることが示されている鳥類や哺乳類は、ほんの一部の種に限られている。

これにより、「リズムを学習できるのは、大きな脳を持つ賢い動物だけだ」という認識が強まった。しかし、大きな脳を持つ動物は動物界の例外だ。ほとんどの動物は(私たちの基準では)小さな脳へと進化しており、それでも生きて繁栄するために必要な問題はすべて解決できる。

では、彼らはリズムを認識できるのだろうか?

マルハナバチのリズムを追う

この点を調べるために、私たちのチームは南メディカル大学(Southern Medical University)とマッコーリー大学(Macquarie University)から来て、マルハナバチと協力した。飼育しやすく訓練もしやすい、大きくて美しいハチたちで、巣に持ち帰るための蜜の一滴(sip)を集めることに非常に意欲的だ。

個別にラベル付けしたマルハナバチを用いて、私たちは制御できる埋め込みLEDライトのある人工の花から採餌するよう訓練した。点滅するパターンの1つは甘いご褒美を提供し、別の点滅パターンの花ではそれを提供しなかった。

ハチがパターンを区別できた唯一の方法は、そのリズムの構造によるものだった。このようにして、私たちはハチに、ある点滅のリズムパターンを別のものより好むよう訓練できた。たとえば、ダッシュ・ドット・ダッシュ・ドット(繰り返し)対 ドット・ドット・ダッシュ・ダッシュ(繰り返し)のように。

ハチを午後の間に訓練した後、私たちは、砂糖を提供しない点滅する花で彼らをテストした。訓練で砂糖のご褒美を与えられたリズムで点滅する花を、ハチは訪れることを好むことがわかった。これは、彼らがご褒美に結びついたリズムを認識することを学習できることを示している。

ハチへの追加の訓練を一切行わずに、彼らが、速くても遅くても訓練したリズムを認識できることを示すことができた。これは、ハチがテンポにかかわらずリズムを学習したことを示している――ハチが柔軟なリズムを学習したという、最初の証拠だ。

リズムを認識する

さらにテストするために、私たちは、提示のされ方がどうであっても、ハチがリズムを認識できるのかを尋ねた。

ハチは私たちが聞き取れる周波数では聞こえないが、振動には非常に敏感だ。私たちは、迷路の中の接点(junction)に振動する床がある迷路でマルハナバチを訓練した。

床をリズムに合わせて脈動させることができた。この技術を使って、私たちは、あるリズム(たとえば、ドット・ドット・ダッシュ・ダッシュ)が意味するのは砂糖のご褒美が迷路の左の腕にあること、そして別のリズム(たとえば、ドット・ダッシュ・ドット・ダッシュ)が意味するのは砂糖のご褒美が右の腕にあることだ、というようにハチを訓練した。

私たちは、ハチが迷路を学習できていることを知っていた。というのも、砂糖を最初の一回目で見つける成功率が、訓練によって改善したからだ。ハチが訓練され、迷路でうまくできるようになった後、私たちは迷路を変えた。今度は接点に点滅するLEDライトがあり、振動する床はない。

振動で訓練されたハチは、光のリズミカルなパルスを使って、砂糖を見つけるために迷路のどちらの腕を選べばよいかを判断できた。これは、ハチが、どのように演じられるかにかかわらずリズムを認識できることを示している。言い換えると、ハチには抽象的なリズムの感覚があったのだ。

私たちが知る限り、この能力がこれまでに示されているのは、先に人間だけだ。

理解のリズムを変える

このようなリズム学習のテストでマルハナバチが非常にうまくできたことは、リズムを知覚し学習するために何が必要なのかについて、私たちの考え方を変える。

人間や哺乳類におけるリズム学習は非常に複雑で、大きく複雑な脳の複数の領域が関わる。

だが、微小な脳でも同じことを達成する、もっと単純な方法があるのかもしれない。

脳そのものはリズムに満ちている。ニューロンがインパルス(衝動)でパルスを打つ。多くの神経回路は、同期的および非同期的な神経インパルスのリズミカルな性質を用いて、その機能を整理している。あるいは、脳そのもののリズミカルな性質の中に、自然界のリズムを検出するようにそれらを調律する何かがあるのかもしれない。

その洞察を捉え、さらに小型センサーにリズミカルな時間構造を検出する能力を与えられるなら、応用はさまざま考えられるだろう。たとえば、音声や音楽の認識のための軽量な解決策から、心臓の不規則性の診断、あるいはてんかん前(プレ・エピレプティック)の脳波まで。

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