у пчел есть мозг
Пчелы и осы имеют более плотный мозг, чем птицы!
Долгое время ученые считали, что размер, масса и объем мозга являются основным фактором, определяющим поведенческие способности живых существ. Однако публикация в журнале Proceedings of the Royal Society B от 24 марта 2021 года подтверждает, что плотность мозга является более значимым показателем. Исследователи из университетов Аризоны в Тусоне и Калифорнии в Сан-Диего (США) провели свою работу над 32 видами Перепончатокрылые. Среди них были осы, пчелы, шершни, муравьи и другие. Дело в том, что эта работа открыла совершенно новую технику подсчета нейронов.
Эта методика показала, что у пчел плотность клеток мозга выше, чем у мелких птиц. Однако у муравьев плотность меньше, чем у тех же птиц. По мнению ученых, это можно объяснить образом жизни различных насекомых. Осы и пчелы передвигаются с помощью полета, поэтому для эффективной обработки визуальной информации им может понадобиться больше клеток мозга, чем муравьям.
Исключительная плотность
Для исследования было препарировано не менее 450 насекомых. Каждый из мозгов был измельчен и пропитан раствором, который позволил увидеть ядра нейронов. Затем этот «суп из мини-мозга» соединили с красителем, чтобы придать ядрам флуоресцентные свойства. Затем исследователи смогли четко наблюдать все это с помощью эпифлуоресцентной микроскопии.
По сравнению с пчелами и осами муравьи менее обеспечены нейронами. Вид Novomessor cockerelli имеет «всего» 400 000 нейронов на мг. Исследователи уверены, что летающим насекомым нужно больше нейронов, чтобы обрабатывать информацию, присущую их средствам передвижения.
Головной мозг пчел — особенности строения, результаты исследований
В мире насекомых поведение медоносных пчел относится к числу сложнейших. Это обусловлено прежде всего колоссальными сенсорными возможностями: пчелы обладают богатейшим набором хеморецепторов, прекрасным зрением. Это дает им возможность тонко различать запахи, хорошо дифференцировать окраски, отлично ориентироваться по местным и небесным ориентирам.
Общественно-групповой образ жизни пчел связан с развитием сложных инстинктов ухода за потомством, строительства, сбора корма, охраны гнезда, сигнализации и др. Наконец, обладая едва ли не наибольшим среди насекомых головным мозгом, пчелы способны к быстрому индивидуальному обучению, высшим достижением которого является способность к обобщению зрительных стимулов
Многолетние исследования физиологии поведения, проведенные в нашей стране и за рубежом, убедительно показали, что нервная деятельность пчел обладает всеми основными свойствами высшей нервной деятельности позвоночных животных.
Это дало возможность М. Е. Лобашеву (1959) утверждать, что высшие представители филогенетического ряда беспозвоночных животных (членистоногие — медоносные пчелы) в своей прогрессивной эволюции параллельно и независимо от ряда вторичноротых (высшие представители — позвоночные животные) развили сходные функциональные свойства нервной деятельности.
Если ко всему вышеизложенному добавить, что мозг насекомых мал как по размеру (объем его обычно не менее 1 куб. мм), так и по количеству нервных клеток, то станет понятен большой интерес исследователей к выяснению его морфологической и функциональной организации.
Морфологическая организация мозга пчел была выяснена достаточно хорошо уже в конце XIX столетия работами Кеньона (1896), а в дальнейшем дополнена и уточнена работами многих исследователей (Ионеску, 1909; Ханстрем, 1928; Воулс, 1955; Панов, 1957—1961, и др.).
Мозговое вещество состоит из клеток, отростки которых, переплетаясь, образуют характерные для всего класса насекомых внутримозговые (нейропилярные) образования:
Внутримозговые образования, непосредственно связанные с органами чувств (зрительные доли — с глазами, обонятельные доли — с антеннами), образуют сенсорные отделы мозга.
Внутримозговые образования, которые перерабатывают поступающую от всех отделов нервной системы информацию, являются ассоциативными отделами мозга. К таковым относятся грибовидные тела, центральное тело, оптические бугорки, протоцеребральные доли.
С помощью трактов — пучков нервных волокон — все нейропилярные структуры мозга связаны между собой и с туловищным мозгом.
Величина сенсорных мозговых структур различна у маток, трутней и рабочих пчел и зависит в основном от образа жизни особи.
Так, у трутней зрительные центры большие, что помогает им отыскивать матку в брачном полете. У рабочих особей они меньше, но все же очень значительны:
Наименее развиты зрительные центры маток.
В такой же зависимости от развития антенн стоит развитие обонятельных центров пчел. У рабочих особей они развиты больше, что помогает им отыскивать корм и опознавать членов семейства, у самок и самцов — меньше.
Из ассоциативных центров мозга наиболее изменчивой структурой являются грибовидные тела.
Их форма, величина и внутреннее строение зависят от высоты организации насекомого, развития сенсорных отделов мозга, а следовательно, и поведения насекомого.
У общественно живущих перепончатокрылых величина грибовидных тел равна приблизительно 50% величины всего головного мозга (Ханстрем, 1928). У пчел различия в величине грибовидных тел выражены отчетливо. Самые большие грибовидные тела имеют рабочие особи, имеющие хорошо развитые сенсорные нейропили и сложное рефлекторное поведение, связанное с постройкой сотов, уборкой гнезда, выращиванием молоди, добыванием корма. Количество глобулярных клеток чаш грибовидных тел рабочих особей пчел равно половине всех нервных клеток мозга — 400 тыс. из 850 тыс. (Виттгофт, 1967).
Мозг маток, в связи с тем что их поведение ограничивается спариванием и откладкой яиц, обнаруживает вторичное упрощение: обонятельные доли уменьшены, грибовидные тела значительно меньше таковых у рабочих особей (Ионеску, 1909; Виттгофт, 1967). Это дало основание многим морфологам считать грибовидные тела органом «разума и интеллекта».
Центральное тело у всех насекомых вне зависимости от развития их сенсорных центров и поведения имеет сходную форму и структурную организацию. Возможно, это может быть подтверждением тому, что центральное тело — ассоциативный центр более низкого порядка, чем грибовидные тела (Панов, 1959).
Морфологическая организация мозга указывает, что он является важнейшим ассоциативным отделом центральной нервной системы, центром, координирующим всю деятельность животного.
Основываясь только на морфологическом материале, говорить о функциональном значении отдельных нейропилярных образований мозга можно лишь предположительно. Для этого нужны совместные морфологические и физиологические исследования.
Первые попытки выяснить функциональное значение головного мозга насекомых были предприняты в конце XIX столетия. Бете (1897) делал различные операции на пчелах: удалял весь головной мозг, половину или разрезал его по медиальной линии.
При полном удалении мозга насекомые беспрерывно двигались, и при этом не нарушалась координация движений ног.
При удалении половины мозга наблюдалось понижение тонуса мышц на оперированной стороне, беспрерывные круговые движения в интактную сторону. К полету такая пчела не способна.
При медиальном разрезе прооперированная пчела «не узнавала» сожительниц по улью.
Автор пришел к выводу, что головной мозг поддерживает тонус мышц, угнетает двигательную активность.
Аналогичные операции выполнялись впоследствии многими исследователями на различных видах насекомых. Они показали, что мозг насекомых влияет не только на простую двигательную активность, но и на сложные рефлекторные движения.
Гусеницам бабочек мозг необходим для контроля над сложными движениями, связанными с плетением кокона, укреплением нити для правильного шелковыделения (Колец, 1919; Никитина, 1958).
Наряду с выяснением роли головного мозга в целом и организации поведения насекомых особое внимание исследователей привлекало более тонкое изучение функционального значения его отдельных структур.
Из приведенных выше результатов морфологических исследований видно, что грибовидные тела с наибольшей вероятностью можно рассматривать как отдел мозга, где формируется сложное стереотипное поведение насекомых, происходит замыкание условно-временных связей.
Эта структура мозга привлекала особое внимание исследователей, В 1941 г. Мичели повреждал грибовидные тела у пчел и обнаружил, что данная операция не оказывает большого влияния на спонтанную двигательную активность, рефлекс чистки и самозащиты. А. К. Воскресенская (1957) выясняла роль грибовидных тел в выработке условных рефлексов у пчелы путем частичного разрушения этих отделов мозга и исследования условных рефлексов до и после операции.
Она установила, что различная степень и локализация повреждений грибовидных тел приводит к полной или частичной утрате ранее выработанных условных связей в зрительном и обонятельном анализаторе. Полученные результаты дали возможность автору сделать вывод о существенной роли грибовидных тел в осуществлении условных рефлексов и предположить, что они являются главным местом замыкания временных связей у насекомых.
Мы проводили опыты по выяснению роли отдельных частей грибовидных тел в сохранении условных рефлексов. С этой целью у отдельных групп индивидуально меченых пчел в вольере мы вырабатывали положительные условные рефлексы на место пищевого подкрепления, на сочетание места, цвета и запаха.
У некоторых пчел проверяли сохранение рефлекса возвращения в улей. После выработки условного рефлекса ненаркотизированное охлажденное насекомое закрепляли в станочке и в хитиновом покрове головной капсулы вырезали окно, через которое стерильным микро ножом или электролитически отточенной иглой выполняли определенный вид операции: одно- или двустороннее подрезание или разрушение чаш или а-долей грибовидных тел.
Окно закрывали отогнутым кусочком хитина, который вследствие коагуляции гемолимфы плотно прилегает к краям окна. У контрольных пчел в хитине вырезали окно, но мозг не повреждали.
Прооперированные пчелы сохраняли нормальную координацию, положительный фототаксис и были подвижны. В результате проведенных экспериментов (учитывались результаты опытов, имеющих гистологическое подтверждение) стало ясно, что грибовидные тела функционально неоднозначны, в частности латеральная и медиальная чаши.
Нарушения в области медиальной чаши, а также в области а- долей практически исключают все реакции насекомого на внешние раздражители. Такие пчелы, сохраняя положительный фототаксис и будучи способны к полету, сидели на одном месте или делали небольшие перелеты в вольере, но дорогу в улей найти не могли. При одностороннем подрезании или разрушении латеральной чаши грибовидных тел выработанные условные рефлексы у пчел сохранялись. Поведение контрольных пчел не отличалось от поведения кооперированных.
Во всех вышеописанных опытах выяснение роли головного мозга и отдельных его структур проводилось микрохирургическими методами. Однако трактовка результатов осложняется тем, что наблюдаемая реакция может быть связана с раздражением участка около перерезки, нарушением питания отдельных мозговых структур, может меняться со временем.
Хороший эффект при выяснении функций отдельных центров мозга дает метод локальной электростимуляции мозга вживленными электродами (тонкими металлическими проводками). Впервые он был применен для исследования функций мозга позвоночных животных. Этим методом в мозге обезьян, крыс и др. были обнаружены ядра, раздражение которых вызывает страх или ярость животного; центры пищевого подкрепления (Лилли, 1963; Олдз, 1963). Раздражая током участки коры, можно вызвать в памяти человека различные зрительные и слуховые образы (Дельгадо, 1971).
Для изучения функций головного мозга насекомых метод электростимуляции применялся за рубежом. Хубер (1957), раздражая вольфрамовыми электродами мозг закрепленного сверчка, вызывал из многих точек мозга двигательные ответы, пение, изменение дыхания. Причем пение наблюдалось чаще при раздражении грибовидных тел и межцеребральной области мозга. Воулсу (1961), раздражая грибовидные тела пчел, удалось вызвать агрессию, чистку тела, кормление, отрыгивание сиропа, постройку сотов. Метод электростимуляции применяли также Роуэлл (1963) на саранче и Отто (1971) на сверчках.
Применяя метод электростимуляции, мы на большом экспериментальном материале (224 пчелы) пытались выяснить роль отдельных центров мозгового нейропиля в организации поведения пчел. При электро раздражении мозга пчел нам удавалось наблюдать как простые двигательные ответы (бег, прыжки, полет и др.), так и сложно координированные поведенческие реакции. Причем связать вызванную ответную реакцию с раздражением анатомически определенной области головного мозга нам не удалось. Почти любой из указанных выше двигательных ответов можно получить из любой зоны головного мозга. Более того, раздражением одной и той же точки мозга можно вызвать последовательность ответных реакций: бег сменялся заторможенностью, заторможенность отрыгиванием сиропа. В лучшем случае удавалось судить об определенных тенденциях воздействия. Так, из области зрительных долей с наибольшей вероятностью можно вызвать круговые движения пчелы, и направлены они в контралатеральную сторону, а раздражая область грибовидных тел, можно с наибольшей вероятностью затормозить двигательную активность пчелы.
Зоны, раздражением которых удавалось вызывать относительно сложный и цельный поведенческий акт (поисковое, оборонительное поведение), немногочисленны и расположены в области грибовидных тел надглоточного ганглия. Из области грибовидных тел нам удавалось вызывать правильно чередующиеся повороты пчелы в обе стороны, сопровождающиеся отрыгиванием сиропа. Круговой танец пчел также представляет собой правильно чередующиеся повороты в обе стороны, сопровождающиеся отрыгиванием сиропа. Однако одним из основных компонентов кругового танца пчел является виляющий пробег, по которому пчелы определяют координаты места взятка. Можно предположить, что программа танцев запускается из грибовидных тел, но для ее правильной реализации необходима, помимо внешних воздействий, внутренняя готовность животного. И хотя за пчелой, начавшей манежные движения под влиянием раздражения, в улье следуют четыре-пять пчел, формируя свиту, такая свита непрочна и быстро распадается вследствие отсутствия всего комплекса поведения танцующей пчелы-разведчицы.
Отсутствие привязанности ответной реакции к анатомически определенной области мозга находит свое объяснение прежде всего в морфологической организации головного мозга. Головной мозг, являясь важнейшим ассоциативным и интегрирующим отделом центральной нервной системы, содержит огромное количество ассоциативных нейронов. Каждый из них вступает в синаптические контакты с десятками соседних нейронов. Поэтому ассоциативный нейрон способен участвовать в различных нервных центрах — группах нейронов, объединенных как морфологически, так и функционально и в то же время иногда расположенных довольно далеко друг от друга. Такое определение нервного центра позволяет объяснить характерное для высшего отдела центральной нервной системы — головного мозга отсутствие анатомической локализации функций. В то же время роль отдельных внутримозговых структур неодинакова.
Особая роль в организации поведения насекомых принадлежит грибовидным телам. Очевидно, в этой внутримозговой структуре происходят обработка поступающей из сенсорных отделов мозга информации, выбор одной, наиболее соответствующей данной внешней и внутренней ситуации формы поведения и торможение всех остальных. Кроме того, грибовидные тела, вероятно, определяют пороги реакций насекомого на сенсорные воздействия.
Пчелиный мозг похож на человеческий
Исследователи выяснили, что электрическая активность, регистрируемая в мозге пчел, обладает теми же свойствами, что и альфа-колебания в мозге людей. Это говорит о том, что мозг пчелы в целом основан на тех же принципах, что и мозг человека.
Альфа-волны, которые были зарегистрированы при наблюдении за активностью мозга пчел, связаны с вниманием и памятью.
У пчел может быть сознание?
Это маловероятно, но данный вопрос является не таким простым, как может показаться на первый взгляд.
«Мозг человека в миллионы раз сложнее, чем мозг пчелы. Но мозг человека и мозг пчелы подчиняются одним и тем же фундаментальным принципам, благодаря которым возможен мыслительный процесс», — сообщили исследователи.
В ходе экспериментов исследователи выяснили, что пчелы ассоциируют запахи с пищей таким же образом, как и человек.
В настоящее время специалисты планируют провести опыты с пчелами, которые позволят им лучше изучить нейрофизиологию.
Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен
Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.
Ксения Собчак перед отлётом из страны сделала резкое заявление.
Материалы сайта предназначены для лиц старше 18 лет (18+).
Сетевое издание «Правда.Ру» эл № ФС77-72263 от 01 февраля 2018 года, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Учредитель: ООО «ТехноМедиа».
Главный редактор: Новикова Инна Семеновна.
Электронный адрес: home@pravda.ru
Телефон: +7 (499) 641-41-69
ООО «ТехноМедиа», 105066, Россия, Москва, ул. Старая Басманная, д.16, стр.3
Экстремистские и террористические организации, запрещенные в РФ: «АУЕ», «Правый сектор», «Украинская повстанческая армия», «ИГИЛ» (ИГ, Исламское государство), «Аль-Каида», «УНА-УНСО», «Меджлис крымско-татарского народа», «Свидетели Иеговы». Полный перечень организаций, находящихся под судебным запретом в России, находится на сайте Минюста РФ
Почему пчелы умнее людей?
Как многим из вас может быть известно, медоносные пчелы поразительно умны: они могут считать, решать некоторые задачи и даже адекватно оценивать собственные способности и возможности. Однако знаете ли вы, что насекомые, чей мозг едва ли превышает размеры булавочной головки, могут безошибочно распознавать почерк того или иного художника? Как сообщает портал mentalfloss.com, интеллектуальные возможности пчел могут даже превышать человеческие показатели. Как такое возможно? Давайте попробуем разобраться вместе в данной статье.
Пчелы — одни из наиболее организованных существ нашей планеты
Могут ли пчелы быть умнее людей?
Несмотря на то, что теория о пчелах, чей интеллект может превосходить человеческий, звучит несколько оригинально, ученые из Университета Лондона обнаружили, что пчелы учатся летать по кратчайшему маршруту между цветами, предварительно проанализировав все возможные варианты своего пути. Для того, чтобы проделать аналогичную работу, современные компьютеры сравнивают длину всех возможных маршрутов, выбирая из них наиболее короткий. Проделывая свою ежедневную работу по добыче меда, пчелы не используют какие-то сверхсложные технологии, при этом моментально определяя кратчайший путь с целью сохранения энергии.
Для того, чтобы доказать свою теорию, ученые провели эксперимент, используя управляемые компьютером искусственные цветы, которые периодически изменяли свое расположение. Изучив расположение цветов, насекомые быстро перестраивали свой маршрут, снова и снова настраиваясь на кратчайший путь. Ученые отмечают, что столь полезное качество медоносных пчел может быть использовано при планировании бизнес-цепочек поставок, при анализе потока информации в интернете, а также для лучшего распределения трафика на дорогах. Понимая возможность того, как пчелы могут решать свои повседневные проблемы с таким крошечным мозгом, мы можем улучшить наше собственное управление повседневными сетями, не требуя много компьютерного времени.
Пчелы способны находить кратчайший путь заданного маршрута любой сложности
Помимо наличия у насекомых уникальных способностей при ориентировании на местности, пчелы способны планировать и строить самые экономически выгодные “здания”. Так, известно, что для строительства сот медоносные пчелы используют минимальное количество воска, возводя при этом самые эффективные структуры в природе — идеальные шестиугольники со стенками, которые соединяются под углом 120 градусов.
Кстати говоря, обсудить данную статью и множество других вы можете в нашем официальном чате в Telegram или на канале в Яндекс.Дзен.
Одним из самых противоречивых и невероятных опытов, который смог показать интеллектуальные возможности пчел, стал эксперимент, проведенный учеными из Квинслендского университета. Для того, чтобы выяснить, способны ли чешуйчатокрылые воспринимать образную информацию, пчел запускали в специальные ящики, состоящих из двух отдельных камер. В одной из них пчел ждал сахарный сироп, в то время как другая камера была пуста. Для того, чтобы помочь пчелам определить правильное местонахождение сиропа, исследователи поместили изображения картин Пикассо и Моне над входом в каждую из камер, раз за разом заменяя одни картины другими. После непродолжительного “обучения”, пчелы научились распознавать стиль картины, что доказывает способность насекомых к анализу и обобщению сложной информации.
Мозг пчелы
Как бы ни был мал организм медоносной пчелы, природа наделила её сложнейшей нервной системой.
Нервная система регулирует всю жизнь пчелы, она принимает любые сигналы: прикосновение, запах, вкус, свет, звук. Мозг пчелы связан с органами чувств. По своей функции головной мозг пчелы, как центр нервной системы сходен с мозгом позвоночных животных. Он является координирующим центром активной деятельности пчелы.
Мозг пчелы – это наиболее крупный нервный узел, расположенный в голове. Мозг состоит из наружного клеточного слоя и внутренней волокнистой ткани и координирует, главным образом, активные действия, поступающие из зрительных и обонятельных рецепторов головы. От заднего конца головного мозга отходит двойная брюшная нервная цепочка, соединённая со всеми нервными узлами каждого членика туловища пчелы.
Совокупность нервов, связанных с органами чувств, называется периферической нервной системой. Есть ещё нервная система, регулирующая деятельность пищеварительных органов, сердца, трахей, дыхалец и других органов пчелы. Это вегетативная (симпатическая) нервная система.
Головной мозг у отдельных особей медоносных пчёл развит неодинаково: наиболее развит головной мозг у рабочих пчел, слабее у трутня, наименее развит головной мозг у пчелиной матки.
Эксперименты, проводимые над медоносными пчёлами, показали, что крохотный мозг пчелы способен с точностью выполнять математические операции гораздо быстрее, чем современные компьютеры. Согласно исследованиям, пчела за считанные секунды способна вычислить кратчайшие маршруты полета от родного улья до цветущего медоноса, что позволяет ей экономить рабочее время.
Мозг пчелы обладает огромными резервами для хранения информации, не основанной на природных инстинктах, а приобретенной в процессе жизнедеятельности. Пчёлы сохраняют в памяти до мельчайших подробностей все запахи и ароматы медоносных цветов, которые когда-либо ощущали.
Это свидетельствует о том, что мозг пчелы является центром высшей нервной деятельности. Благодаря этому, медоносные пчёлы живут не только по врождённым инстинктам, но и опираются на приобретённый опыт.
Это даёт мне право в заключение воскликнуть: “Какие умницы!”
Пчеловод-любитель с 30-летним стажем. Механизатор. Участник освоения целинных земель. Есть орден Трудового Красного Знамени. Всегда спешу делать добрые дела.
Ещё пока нет ни одного комментария.
© 2019 Дорошенко Александр | Блог о Пчеловодство
Копирование материалов без согласия автора запрещено