Осы могут воспринимать ритм, несмотря на то, что их мозг размером с кунжутное семечко

(ИНТЕРФАКС- The Conversation) Люди — существа ритма. Насколько нам известно, люди всегда пели и всегда танцевали. Мы можем распознать песню только по ее ритму, независимо от того, звучит она быстро или медленно.

Похоже, у нас есть почти не требующая усилий способность улавливать ритмические паттерны, и мы предполагали, что для этого нужна очень большая и мощная человеческая мозговая система.

Но наше новое исследование, опубликованное сегодня в журнале Science, показывает, что люди не одни в умении осваивать ритм. Даже шмель — насекомое с мозгом размером с семечко кунжута — способен быстро обучаться абстрактным ритмам.

Мир, полный ритмов

Ритмы повсюду в природе.

Мы слышим их в песнях птиц и лягушек и в ультразвуковых охотничьих криках летучих мышей. И мы видим их в мерцающих дисплеях светлячков, ритмичных покачиваниях хвоста павлина, танцах виляния медоносных пчел и брачных танцах плодовых мушек.

Но до сих пор мы предполагали, что это врожденные ритмические паттерны: животные не учатся ритму; они просто реализуют эволюционную поведенческую программу.

Кроме людей, лишь немногим видам птиц и млекопитающих было показано, что они могут обучаться и распознавать структуру ритма независимо от того, звучит ли он быстро или медленно.

Это укрепило представление, что ритм может освоить только умные животные с большими мозгами. Но животные с большими мозгами — исключение в животном мире. У большинства животных мозги развились маленькими (по нашим меркам), и при этом они все еще могут решать все те проблемы, которые им нужно решать, чтобы выживать и процветать.

Но могут ли они распознавать ритм?

Идем по следу бамблбита

Чтобы изучить это, наша команда из Southern Medical University и Macquarie University работала со шмелями — большими красивыми пчелами, которых легко содержать и дрессировать, и которые чрезвычайно мотивированы собирать порции нектара, чтобы отнести их обратно в гнездо.

Работая с индивидуально помеченными шмелями, мы обучали их добывать корм с искусственных цветов со встроенными светодиодными лампами, которыми мы могли управлять. Одна вспышковая схема давала сладкое угощение, а цветы с другой вспышковой схемой — нет.

Единственный способ, которым пчелы могли различать паттерны, — это их ритмическая структура. Таким образом мы могли обучить пчел предпочитать одну ритмическую схему вспышек другой — например, дот-дасс-дот-дасс (повторяющуюся) по сравнению с дот-дот-дасс-дасс (повторяющуюся).

Когда пчелы были обучены в течение дня, мы проверили их на вспыхивающих цветах, которые не давали сахара. Мы обнаружили, что пчелы предпочитали посещать тот цветок, ритм которого в ходе обучения был вознагражден сахаром. Это показывает, что они могли выучить и распознавать ритм, связанный с наградой.

Без какого-либо дополнительного обучения пчел, мы смогли показать, что они распознают выученный ритм независимо от того, проигрывали ли его быстрее или медленнее. Это показывает, что пчелы научились ритму независимо от темпа — первое свидетельство того, что пчелы освоили гибкий ритм.

Распознавание ритма

Чтобы проверить пчел дальше, мы спросили, могут ли они распознавать ритм независимо от того, как он подается.

Пчелы глухи на тех частотах, которые мы можем слышать, но очень чувствительны к вибрации. Мы обучали шмелей в лабиринте с вибрирующим полом в месте соединения в лабиринте.

Мы могли заставить пол пульсировать в ритме. Используя эту технику, мы обучали пчел, что один ритм (например, дот-дот-дасс-дасс) означает, что награда-сахар расположена в левой ветви лабиринта, тогда как другой ритм (например, дот-дасс-дот-дасс) означает, что награда-сахар находится в правой ветви.

Мы знали, что пчелы могут обучиться лабиринту, потому что их успех в нахождении сахара с первой попытки улучшался с обучением. Как только пчелы были обучены и хорошо справлялись в лабиринте, мы изменили лабиринт: теперь в месте соединения была вспыхивающая LED-лампа, а вибрирующего пола не было.

Пчелы, обученные с вибрацией, смогли использовать ритмические пульсации света, чтобы понять, в какую ветвь лабиринта нужно выбрать путь, чтобы найти сахар. Это показало, что пчелы могли распознавать ритм независимо от того, как он был проигран. Иными словами, у пчел была способность к абстрактному чувству ритма.

Насколько нам известно, эта способность ранее демонстрировалась только у людей.

Изменение ритма нашего понимания

То, что шмели справились так хорошо в этих тестах на обучение ритму, меняет то, как мы думаем о том, что нужно для восприятия и обучения ритму.

У людей и млекопитающих обучение ритму очень сложное и включает несколько областей наших крупных и сложных мозгов.

Но, возможно, есть более простые способы, с помощью которых маленький мозг может добиться того же.

Сами мозги полны ритмов: нейроны пульсируют импульсами. Многие нейронные цепи используют ритмические свойства синхронных и асинхронных нервных импульсов, чтобы организовать свою работу. Возможно, в самих ритмических свойствах мозгов есть нечто, что настраивает их на обнаружение ритмов в природе.

Если мы сможем уловить это понимание и дать миниатюрным датчикам возможность обнаруживать ритмическую временную структуру, могут появиться самые разные применения: от облегченных решений для распознавания речи и музыки до диагностики нерегулярностей сердечного ритма или предэпилептических мозговых волн.

MENAFN02042026000199003603ID1110937282