Осы обладают памятью и помнят своих собратьев по внешним признакам

В серии исследований, проводившихся более 20 лет, биолог-эволюционист Мичиганского университета Элизабет Тиббетс и ее коллеги продемонстрировали, что бумажные осы, несмотря на их крошечный мозг, обладают впечатляющей способностью учиться, запоминать и проводить социальные различия в отношении других.

Исследователи показали, что бумажные осы узнают особей своего вида по вариациям отметин на лице и ведут себя более агрессивно по отношению к осам с незнакомыми отметинами.

Они установили, что бумажные осы обладают удивительно долгой памятью и основывают свои действия на том, что они помнят о предыдущих социальных взаимодействиях с другими осами. И они представили первое свидетельство транзитивного вывода — поведения, напоминающего логическое мышление — у беспозвоночного животного, непритязательной бумажной осы.

Теперь Тиббетс и ее ученики сообщают о первых доказательствах того, что бумажные осы могут формировать абстрактные понятия. Поразительно, но осы также смогли перенести то, чему они научились в ходе визуального обучения, в другую сенсорную модальность: обоняние.

В исследовании использовались лабораторные задачи, чтобы проверить, могут ли бумажные осы ( Polistes fuscatus ) изучить и применить одну из самых основных абстрактных концепций: идею сходства и различия.

Осы были обучены различать пары визуальных или обонятельных стимулов (два цветных листка бумаги, две фотографии осиных морд или два химических запаха), которые были либо идентичными, либо разными. Одна пара стимулов ассоциировалась с легким, но неприятным электрическим током, другая — нет.

Затем жалящих насекомых подвергали воздействию новых пар стимулов (как одинаковых, так и разных) и проверяли их способность избегать поражения электрическим током, выбирая «правильную» пару — ту, которая связана с безопасностью.

По словам исследователей, предварительно обученные осы делали правильный выбор более чем в 80% случаев.

«Наши результаты показывают, что осы усвоили общую концепцию сходства и различия и применяли ее к новым образцам и новым типам стимулов», — сказал Тиббетс, профессор кафедры экологии и эволюционной биологии Университета Массачусетса.

«Считается, что абстрактные понятия связаны с высоким уровнем когнитивной сложности, поэтому существует большой интерес к тому, какие виды могут их формировать и использовать. Впервые кто-либо показал, что осы могут формировать абстрактные понятия».

Исторически считалось, что только приматы способны к обучению одним и тем же понятиям. Но последующие исследования обнаружили свидетельства того, что у многих животных, включая ворон, голубей, попугаев, дельфинов, утят и медоносных пчел, одинаковые и разные концепции.

Теперь исследователи UM добавляют к этому списку бумажных ос. Первым автором исследования Proceedings of the Royal Society B стала Хлоя Вейз, бывшая студентка магистратуры UM, которая закончила обучение этой весной.

«Изучение понятий является краеугольным камнем сложных задач, таких как язык, аналогия и сознание», — сказал Вайз. «Наши результаты дополняют растущее количество доказательств того, что миниатюрная нервная система насекомых не ограничивает сложное поведение».

Для исследования самок бумажных ос собрали в их гнездах в окрестностях Анн-Арбора, штат Мичиган. Осы и их гнезда были размещены в лаборатории, и им давали воду, сахар и восковых червей в пищу.

Во время обучения и тестирования отдельных ос помещали в небольшую камеру из пробкового дерева и плексигласа, чтобы определить, могут ли они изучать и применять одни и те же концепции.

Осы были обучены и протестированы с использованием метода, называемого одновременным заданием с двумя одинаковыми и разными предметами. В исследовании использовались три типа стимулов: цветная бумага, изображения осиных мордочек и запахи химических веществ, называемых алкенами, которые напоминают запахи, которые осы используют для идентификации сородичей.

Лабораторные тесты показали, что осы, обученные зрительным раздражителям, способны применять концепцию сходства и различия к обонятельным раздражителям.

«Примечательно, что осы применяли концепцию сходства и различия в сенсорных модальностях, поскольку они переносили понятия, полученные в визуальной области, в область запахов», — сказал Вайз. «Таким образом, наши результаты показывают, что Polistes способны управлять абстрактными взаимосвязями между стимулами».

Бумажные осы являются вторыми беспозвоночными, у которых после медоносных пчел показано, что они формируют одинаковые-разные концепции. У бумажных ос и медоносных пчел мозг значительно меньше (менее 1 миллиона нейронов), чем у позвоночных, которые, как известно, формируют одинаковые-разные понятия. Например, у голубей в мозгу 310 миллионов нейронов, а в мозгу макаки 6 миллиардов нейронов.

Интересно, что в этом исследовании бумажные осы добились более 80% правильного выбора после обучения, состоящего всего из восьми попыток с восемью парами стимулов, в то время как голубям требуется 100 уникальных стимулов и тысячи попыток, чтобы выучить одинаковые-разные понятия, согласно Тиббетсу.

По словам Тиббеттса, бумажные осы, использованные в текущем исследовании, могли быть более искусны в формировании понятий, чем голуби, потому что их обучали другими методами, включая использование биологически значимых стимулов.

«Мы обучали и тестировали ос, используя изображения их мордочек, цвета и запахи», — сказала она. «Все три типа стимулов важны для поведения диких ос».