Пчелы оценили количество объектов при помощи нечисловых параметров

Пчелы отличили картинки с разным количеством объектов благодаря использованию нечисловых (непрерывных) параметров — общей площади, периметра, формы. Нейросеть, которая имитирует активность зрительных нейронов пчел, также показала, что непрерывных сигналов действительно достаточно для такой оценки. Судя по всему, насекомые используют более простые механизмы визуального анализа для количественных оценок, чем привычный человеку числовой счет. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 

Способность оценивать количество объектов очень важна для многих видов: она поможет найти более выгодные ресурсы или менее опасную среду. Таким навыком обладают не только животные со сложным поведением — макаки и шимпанзе, но и менее эволюционно продвинутые. Показано, например, что пчелы могут определять количество объектов, в том числе распознают ноль (отсутствие объектов), как нечто меньшее, и даже умеют оценивать вероятность получения пищи.

Способность к счету биологи обычно исследуют при помощи экспериментов, где животным предъявляют картинки с разным количеством объектов. Чтобы проверить способность их отличать, выбор одного из количеств положительно подкрепляют (например, вкусным сахарным сиропом для пчел). Насекомые действительно учатся выбирать нужное количество объектов, чтобы получить еду. Однако в таких экспериментах невозможно понять, на что именно ориентируются испытуемые: непосредственно на число объектов или на связанные с ним нечисловые параметры. К последним можно отнести плотность распределения объектов, общую форму рисунка, его площадь.

Биологи из института зоологии в Гуанчжоу под руководством ХаДи МаБуДи (HaDi MaBouDi) проверили, что именно пчелы используют для оценки количества — число или нечисловые параметры. Для этого они сначала обучили две группы пчел выбирать большее или меньшее количество объектов на картинках при помощи положительного подкрепления сиропом, после чего провел классический тест по различению количества объектов без подкрепления, который насекомые успешно прошли (p = 1.49 × 10⁻⁷).

Тогда биологи проверили, как эти же пчелы будут выбирать между картинками с одинаковым количеством объектов, но с разными нечисловыми характеристиками (общей длиной контура, выпуклостью контура и пространственной частотой). Если бы пчелы использовали категорию числа объектов, они бы выбирали картинки равновероятно. Однако пчелы, наученные выбирать большее число объектов, чаще выбирали картинки с большими нечисловыми характеристиками и наоборот (p = 6.5 × 10⁻⁷). Тогда биологи сделали пары картинок с противоположными значениями числа и нечисловых характеристик: например, на картинке с меньшим числом объектов у тех была большая длина контура. Тогда пчелы, обученные выбирать больше объектов, предпочли нечисловые характеристики и проигнорировали число (p = 1.17 × 10⁻⁵).

Исследователи задались вопросом, возможно ли определять количество, используя только нечисловую информацию. Для этого они создали простую модель нейронной сети из девяти нейронов, которые могли кодировать только одну неколичественную величину (пространственную плотность). Семь из них анализировали визуальные стимулы и «определяли» плотность, еще один кодировал решение (параметр больше или меньше), а последний — отвечал за предпочтение, полученное при обучении с подкреплением. Нейросеть после обучения действительно смогла отличать картинки и с объектами новых для нее форм и размеров. Эти данные свидетельствуют о том, что пчелы используют для счета более примитивные механизмы, которые не обязательно включают оценку количества объектов и могут базироваться на нечисловых параметрах.

Оказывается, пчелы умеют не только считать, но и определять человеческие лица. При этом, как показал эксперимент, насекомые делают это так же, как люди — воспринимают лицо целиком, а не распознают отдельные элементы.

Анна Муравьева