Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Правая и левая антенны обеспечили муравьям память разной длительности

Jürgen Mangelsdorf / Flickr

У рыжих лесных муравьев (Formica rufa) обнаружили латерализацию памяти, сообщается в Proceedings of the Royal Society B. Связь между предметом синего цвета (условным стимулом) и сладкой пищей (подкреплением) они могут вспомнить через 24 часа после обучения, если подкрепление предъявляли левой антенне, и через 10 минут — час, если подкрепление предъявляли правой антенне. Такие временные рамки соответствуют долговременной и кратковременной памяти. Это одно из первых исследований явления у насекомых: обычно зависимость параметров памяти от того, с какой стороны предъявляют стимулы, изучают у позвоночных.

Головной мозг имеет двустороннюю симметрию, но его половины все же различаются по строению и функциям. Среди людей есть правши и левши (движениями правой руки управляет левое полушарие, левой — правое), а центры речи, как правило, находятся в левом полушарии (аналогичные участки коры в правом полушарии выполняют несколько иные функции). Это лишь наиболее очевидные примеры. Явление, когда организм одни действия выполняет какой-то из сторон тела чаще, чем другой, называется латерализацией или асимметрией поведения. Долгое время считалось, что она характерна только для человека, но в последние десятилетия появилось много сведений о том, что поведение многих других животных тоже асимметрично. Чаще латерализацию поведения изучают на позвоночных, так как в среднем их реакции считаются более сложными, чем у беспозвоночных, и план строения их нервной системы такой же, как у человека.

Тем не менее, среди беспозвоночных тоже есть виды с богатым репертуаром поведенческих реакций, развитой памятью и рассудочной деятельностью. В их числе общественные насекомые — пчелы и муравьи. Они способны быстро обучаться различным условным рефлексам, и один из таких рефлексов — проявление пищевого поведения в ответ на предъявление объекта синего цвета — решили выработать у рабочих особей рыжих лесных муравьев (Formica rufa) сотрудники Сассекского университета Анна София Давид Фернандес (A. Sofia David Fernandes) и Джереми Нивен (Jeremy E. Niven).

Когда голодное насекомое ощущает присутствие подслащенной воды рецепторами на антеннах (усиках), оно раскрывает челюсти, чтобы выпить ее. Исследователи хотели связать у муравьев эту безусловную реакцию с условным зрительным стимулом — синим предметом. Ученые сажали насекомых поодиночке на белую арену, давали им 10 секунд смотреть на объект нужного цвета, а затем прикасались к правой, левой или сразу к обеим антеннам муравья капелькой воды с растворенной в ней сахарозой. В одной из контрольных групп муравьям соединяли антенны воском, чтобы они не могли потрогать пищу. В другой демонстрация условного стимула и пищи были разделены во времени, что предотвращало формирование ассоциации между ними.

Сразу после этих манипуляций исследователи давали животному в течение 5 секунд пить из капли, и в этот момент муравей мог касаться пищи обеими антеннами. В половине случаев экспериментатор во время обучения муравья находился справа от него, в половине — слева. Это делали для того, чтобы исключить латерализацию зрительного обучения и тестировать только асимметрию вкусового обучения. Описанные процедуры повторяли 10 раз с интервалом 5 минут, после чего проверяли, запомнили ли муравьи связь между синим предметом и пищей. Им снова по 10 секунд показывали синий предмет на арене и отмечали, раскроют ли насекомые челюсти в ответ на это даже без предъявления пищи. Проверки проводили через 10 минут, 1 час и 24 часа после окончания обучения.

Муравьи, которым сладкую каплю давали потрогать сначала правой антенной, помнили связь между синим предметом и пищей недолго: они могли воспроизвести ее через 10 минут и через час после обучения, что соответствует кратковременной памяти. Насекомые, которым пищу сначала давали потрогать левой антенной, во время тестирования сначала не реагировали раскрытием челюстей на синий предмет, но демонстрировали нужную реакцию через сутки после обучения. 24 часа — «классический» срок для долговременной памяти. Насекомые, которые не могли потрогать пищу антенной, не запоминали связь между синим предметом и съедобным вознаграждением.

Получается, что память о смешанном — зрительном и вкусовом — обучении у муравьев латерализована, но пока неизвестно, какие структуры в нервной системе отвечают за эту асимметрию. Авторы предположили, зачем разделение разных типов памяти в пространстве может быть нужно. По их мнению, оно позволяет небольшому объему нервной ткани параллельно выполнять несколько операций. Также вероятно, что латерализация развивается в связи с социальностью: рыжие лесные муравьи и медоносные пчелы, у которых нашли схожие «неоднородности» памяти, живут большими колониями, а вот у их родственниц рыжих осмий (Osmia bicornis), ведущих одиночный образ жизни, асимметрии формирования памятного следа не обнаружили. Чаще всего оказываются латерализованными такие поведенческие реакции, которые предполагают взаимодействие с другими особями — впрочем, пример, рассмотренный в статье, к ним не относится.

Сейчас уже известно немало примеров асимметрии поведения у беспозвоночных. Вот некоторые из них. Гигантские австралийские каракатицы (Sepia apama) при борьбе за самку обычно поворачиваются к сопернику правой стороной тела, хотя среди них есть и небольшой процент «левшей». Одни виды трилобитов (Plagiolaria nandanensis) в девоне чаще сбрасывали панцирь, откидывая головной щит влево, а другие (Omegops cornelius) — вправо. В ряде случаев известно, какими особенностями строения нервной системы и органов чувств это вызвано. Муравьи Temnothorax albipennis при попытах выйти из лабиринта чаще всего сворачивают в ту сторону, на которой у них расположен более развитый глаз.

Светлана Ястребова

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.