Новости и мнения

Пчелы вступают в виртуальную реальность, чтобы ученые могли изучать их мозг

Исследователи фиксируют неврологические изменения в области, называемой грибовидным телом в мозгах пчел, завершающих лабиринт в виртуальной среде.

Исследователи из Свободного университета Берлина разработали метод прямой записи мозга медоносных пчел во время навигации в среде виртуальной реальности . Согласно исследованию, опубликованному в прошлом месяце (25 января) в Frontiers, команда имплантировала электроды в область мозга пчелы, называемую грибовидным телом, в передней доле антенн, чтобы отслеживать неврологические изменения, когда пчелы работали над завершением виртуального лабиринта. в поведенческой неврологии .

Эксперимент включал привязывание медоносных пчел к «беговой дорожке» из пенополистирола и выставление их на экран в форме конуса, отображающий изображения их естественного окружения, в то же время отслеживая электрическую активность в их мозге.

«Основная сила этого исследования заключается в возможности, предлагаемой их установкой, объединить электрофизиологическую запись и визуальное обучение», – говорит Авроре Аваргес-Вебер , специалист по поведенческому поведению из Университета Тулузы, который не принимал участия в исследовании.

Виртуальная реальность (ВР) использовалась для изучения поведения, физиологии и нейробиологии видов от мух до грызунов , но только недавно она была успешно использована для изучения пчел. В 2017 году Мартин Джурфа , исследователь поведения животных в Университете Тулузы, стал первым, кто создал среду виртуальной реальности для пчел, используя ее для исследования визуального обучения насекомых и их способности передавать полученные знания в реальном мире в виртуальную среду. среда.

Разработка эффективной установки виртуальной реальности для пчел «была большим достижением», говорит Джурфа. Он говорит, что новое исследование, в котором он не участвовал, показывает, как эта технология может быть соединена с нейронным записывающим оборудованием, как это было сделано для плодовых мух и мышей, чтобы лучше понять механизмы обучения и памяти.

Чтобы добиться этого, Ханна Цвака , постдок из исследовательской группы, возглавляемой нейробиологом Рэндольфом Мензелем , и ее коллеги впервые продемонстрировали, что пчелы были фактически одурачены виртуальной средой. Пчелы были обучены ориентироваться в классическом лабиринте, следуя серии желтых и синих полосок к награде сахарозы. Затем исследователи поместили насекомых в настройку виртуальной реальности и отобразили на экране те же цветные полосы, которые пчелы видели в реальном лабиринте. Конечно же, пчелы шли к соответствующим визуальным стимулам, чтобы решить лабиринт. «Это простая трехмерная видеоигра для медоносных пчел», – говорит Цвака.

Установка виртуальной реальности, используемая для изучения обучения пчелам АННА ЦВАКА

В отдельном эксперименте группа проверила способность пчел изучать лабиринт исключительно в виртуальной среде. На этот раз Цвака и ее коллеги вживили электроды в лобную долю своего крошечного мозга, чтобы зафиксировать изменения в неврологических сигналах. Они специально предназначались для тела гриба, области, содержащей множество различных нейронов, поскольку предыдущие исследования показали, что эта структура участвует в обучении и памяти.

Конечно же, команда зарегистрировала значительные изменения в теле гриба за время обучения. Цвака объясняет, что тип реагирующих клеток смещается по мере того, как пчелы реагируют на раздражители, так же как количество клеток и частота срабатывания. Авторы предполагают, что эти изменения являются продуктом визуального обучения, которое происходит, когда пчелы овладевают виртуальным лабиринтом.

Однако пчелы никогда не учились следовать лабиринту так же последовательно, как в первом эксперименте. Для Вебера это говорит о том, что наблюдаемые нейрональные изменения не представляют собой обучение. «[В исследовании не было] убедительных, значительных результатов обучения», – говорит она. Вебер считает, что тяжелые электроды могли ухудшить характеристики медоносной пчелы, отягощая пчел или делая их неудобными. «Похоже, требуется больше работы для подтверждения их выводов о влиянии грибовидных тел на визуальное обучение», – говорит она.

Цвака не знает точно, почему пчелы, обученные в виртуальной среде, перемещались по лабиринту менее последовательно, чем те, которые обучались в реальном мире, но она не обязательно назвала бы их производительность «ухудшенной». Новизна этой настройки записи означает «есть без реальной производительности вы могли бы сравнить это с. Может быть, они не работают точно так, как мы ожидаем во время свободного полета ». Но это не значит, что никакого обучения не произошло, говорит она.

Она согласна с тем, что необходимы дополнительные исследования, чтобы понять результаты, которые может дать установка VR. Но она и ее коллеги считают, что это один из наиболее перспективных методов исследования неврологической природы обучения у пчел.

По словам Мензеля, лучшее понимание мозга пчелы может дать представление о человеческой памяти и обучении, и с мозгами пчел легче работать. «При определенных условиях маленький мозг намного удобнее, и более возможно углубиться в клеточные механизмы и свойства сети».

Но, добавляет он, «эти крошечные мозги более сложны, чем мы могли себе представить».

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *