Łączenie plastyczności synaptycznej z lepszą pamięcią i szybszym uczeniem się pszczół

Mimo zgromadzonej wiedzy, która wskazuje, że plastyczność synaptyczna ma istotne znaczenie dla zdolności poznawczych, zależność między faktycznym układem synaps (połączeń nerwowych) a indywidualnymi różnicami pod względem uczenia się i pamięci nadal nie została dostatecznie poznana. Naukowcy poinformowali niedawno o wykorzystaniu zadania różnicowania wzrokowego do zbadania korelacji między gęstością kompleksów synaptycznych (mikrokłębuszków) w mózgu trzmiela z osobniczym doświadczeniem wzrokowym, uczeniem się za pomocą wzroku i sprawnością pamięci.

Zespół ustalił, że trzmiele z wyższą gęstością mikrokłębuszków radziły sobie lepiej z zadaniami różnicowania wzrokowego; lepiej zapamiętywały też zadanie związane z kolorami po upływie dwóch dni od szkolenia.

Łączenie gęstości synaptycznej z pamięcią i szybkością uczenia się

Opierając się na dorobku projektu SPACERADARPOLLINATOR, zespół opisuje w czasopiśmie Proceedings of the Royal Society B, w jaki sposób trzmiele były szkolone w ramach eksperymentu w odróżnianiu sztucznych kwiatów, z których każdy miał inną barwę. Pięć sztucznych kwiatów zawierało pożądaną wodę z cukrem, a kolejne pięć – niepożądany gorzki roztwór chininy. Po upływie dwóch dni pszczoły przeszły test w celu sprawdzenia, czy zapamiętały, które kolory wiążą się z nagrodą.

Zespół ustalił, że pszczoły cechujące się wyższą gęstością mikrokłębuszków w regionie integratora wzrokowego (odpowiedzialnego za skojarzenia wzrokowe) wydawały się szybciej uczyć, na co wskazuje mniej lądowań w poszukiwaniu sztucznych kwiatów zapewniających nagrodę. Lepiej zapamiętywały też zadanie z kolorami po upływie dwóch dni od szkolenia. Zespół sugeruje, że po raz pierwszy udało się wykazać, że zmiany gęstości mikrokłębuszków mogą być powodowane nabywaniem pamięci wzrokowej.

Wprowadzenie paradygmatu uczenia się 10 kolorów umożliwiło naukowcom oparcie się na wcześniejszych badaniach, w których wykorzystywano zazwyczaj jedynie dwukolorowe różnicowanie wzrokowe, co przekładało się na ograniczone zróżnicowanie sprawności osobników. Zespół ustalił, że trzmiele charakteryzowały się wyższą gęstością mikrokłębuszków, kiedy były eksponowane na wiele kolorowych sztucznych kwiatów niż wtedy, kiedy nie było zróżnicowania kolorów lub kiedy miały kontakt tylko z dwoma kolorami.

Naukowcy posłużyli się techniką immunoznakowania całego mózgu, aby zmierzyć gęstość mikrokłębuszków w regionie integratora wzrokowego mózgu trzmieli oraz mikroskopią konfokalną, aby dokładniej obejrzeć sam mózg. Mają nadzieję, że ich ustalenia rzucą światło na podstawy neuronalne procesów poznawczych wszystkich zwierząt oraz ludzi.

Rola wzbogacania środowiska

Wyniki poprzednich badań wykazały, że neuroplastyczność strukturalna i funkcjonalna, obok poprawy funkcji uczenia się i pamięci, koreluje ze wzrostem zakresu bodźców środowiskowych, z którymi zwierzę wchodzi w reakcje. Naukowcy przypuszczają, że ich kontrolowane w warunkach laboratoryjnych doświadczenia z 10 kolorami mogą zapewniać takie wzbogacone środowisko, wywołując reorganizację strukturalną w regionach wzrokowych mózgu.

Różnice osobnicze w gęstości mikrokłębuszków w koloniach pszczół mogą służyć za prognostyk sprawności zdobywania pożywienia i zachowań eksploracyjnych. Naukowcy sugerują także, że naturalne zróżnicowanie sprawności może stanowić adaptację do zmienności źródeł pożywienia. Niektóre pszczoły, zamiast ogólnie niższej sprawności poznawczej, mogą tak naprawdę stawiać na pierwszym miejscu alternatywne i korzystne dla kolonii sposoby przetrwania, które na chwilę obecną nie zostały poznane.

Partnerzy projektu SPACERADARPOLLINATOR opracowują technologię śledzenia radiolokacyjnego, aby lepiej zrozumieć zasady, którymi rządzą się ruchy pszczół, między innymi te o zasadniczym znaczeniu dla eksploracji i wykorzystywania naturalnych zasobów. Partnerzy projektu mają nadzieję, że ostatecznie przyczynią się do polepszenia działań z zakresu zarządzania ochroną.

Więcej informacji:
strona w serwisie CORDIS