【腦客中國】彭飛：熊蜂的認知能力及其神經(jīng)計算機制

2022年10月19日晚20點，南方醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院心理學系博士生導(dǎo)師彭飛教授作為腦客中國科研第76位講者為大家?guī)碇黝}為《熊蜂的認知能力及其神經(jīng)計算機制》的報告。

今天給大家介紹的主題是熊蜂的認知能力相關(guān)研究，可能在座的心理學同行們對于熊蜂的認知能力可能相對來說會比較陌生一點。

所以我今天講座的內(nèi)容里面第一部分是介紹我們?yōu)槭裁匆芯啃芊洌瑸槭裁次覀円P(guān)注這個物種？

1研究原因—存活時間長

首先我想從這張圖開始，這是我自己特別喜歡的一張圖，叫做the great tree of life，是一個對我們目前地球上所有生物的主要分支進行可視化的圖。

這個圖有很多個環(huán)，最內(nèi)環(huán)就是我們地球創(chuàng)始之初，大概距今四十億年前左右，假說認為地球從那開始有生物出現(xiàn)。最早出現(xiàn)的是細菌，然后依次是真核生物，植物，真菌，昆蟲，魚，最后到哺乳動物。

這么一大塊，就是昆蟲出現(xiàn)的時間段，包括蜂、螞蟻、果蠅等。昆蟲界大概是在數(shù)億年前就已經(jīng)出現(xiàn)了，至今他們在進化上沒有特別大的形態(tài)跟分支上的改變，他們依然是地球上整個種群數(shù)量最多的一個分支。我們?nèi)祟愂谴蟾啪嘟駜砂偃f年左右進化而來，處于最尾端的位置。

所以從這張圖上，我們就可以快速的感覺到，其實昆蟲很早期就形成了一套適應(yīng)環(huán)境的機制。至今這套適應(yīng)環(huán)境的機制依然有效，所以我們就會很有興趣去關(guān)注為什么昆蟲是可以適應(yīng)環(huán)境的？他們到底是通過什么樣的腦機制或者怎么樣的調(diào)控來適應(yīng)環(huán)境的？

2研究原因—經(jīng)濟價值高

研究蜂類的第二個方面是它是一類非常重要的經(jīng)濟昆蟲。

一篇來自于2016年的nature 文章表明目前全世界范圍內(nèi)主要的一百來種農(nóng)作物的里有超過百分之九十是由蜂類來進行傳粉繁育的。如果沒有蜂來進行傳粉的話，我們可能面臨如圖所示的農(nóng)作物減產(chǎn)的大概趨勢。

顏色越深的地方就代表那個區(qū)域如果少了蜂的傳粉，它的農(nóng)作物收成下降的百分比就會越高。

3研究原因—蜂是否有智力？

從腦科學的角度來看，我們研究蜂類的一個很核心的問題就是想知道昆蟲有智力嗎？他們有我們所謂的智能嗎？

傳統(tǒng)的觀點認為，蜂類是所謂的hard wired，就像電腦的芯片一樣，當給定輸入后就會有對應(yīng)的輸出。他們是已經(jīng)通過自然選擇形成的一套適應(yīng)的機制，不再有任何的可塑性，所以他是non plastic behavior。但是這個猜想是對的嗎？

本領(lǐng)域一位開山鼻祖級的人物叫Karl von Prisch。他其實是最早以科學手段來研究蜂類的這種行為，并且通過研究獲得了1973年的諾貝爾獎。

蜂在花朵上覓食時，主要獲取的內(nèi)容有兩種，一個是花粉，一個是碳水化合物，糖水，所謂的花蜜。碳水化合物是維持他們整個巢的運轉(zhuǎn)，維持能量的一個重要的來源?；诖?，可以把糖水作為蜂的一種強化物，從而能夠利用這種強化物去訓練蜂學會各種各樣的刺激。

Karl von Prisch最早的一個實驗是，搭建一個人工花粉，如左側(cè)照片的透明玻璃瓶，里面裝的是糖水，蜂可以在玻璃瓶的周圍縫隙里喝到糖水。久而久之訓練過之后，蜂就會回來這個人工花上來取食。這時把底板換成藍色，實驗是否能夠訓練蜂學會藍色是有獎賞的？

實驗也用于檢驗蜂是否有顏色視覺，如果說蜂有顏色視覺，那么它就能夠區(qū)分灰度跟藍色；如果說它沒有顏色視覺，它沒有colour vision，那它就是生活于achromatic vision的世界。

實驗流程如下：首先訓練蜂去藍色的底板上喝糖水，訓練完成后，把藍色放到很多不同的灰里面，看看這時候蜂會怎么選。 如果蜂只去藍色上面，就能說明蜂有顏色視覺，能夠區(qū)分藍色跟灰色。如果說蜂沒有顏色視覺，蜂的世界是黑白的，那么蜂可能就會落在跟這個藍色灰度值相近的灰色上面去。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)蜂很非常清晰地只選藍的，第一次證明了蜂可能具有顏色視覺。

4認知能力相關(guān)研究前瞻

除了這些早期的實驗以外，近些年來關(guān)于蜂的智力方面也有很多的研究。

比如說有2001年就有一篇研究證明，蜜蜂是可以進行所謂的概念加工，也就是說當設(shè)置了基本的認知任務(wù)后，它能夠在這個任務(wù)上提取出所謂的規(guī)則，從而能夠在面對新的刺激時，也依然做出符合規(guī)則下的反應(yīng)。

然后再后續(xù)的就是發(fā)現(xiàn)蜂能夠感知到溫度的變化，感知到磁場，甚至蜂有類似于焦慮狀態(tài)的特質(zhì)等發(fā)現(xiàn)。

綜合來看，我們能夠比較有信心的說像蜂這樣的昆蟲，其實是比我們以往所想象的更聰明。

除了研究蜂智力方向的能力以外，蜂也作為比較好的一個模型去研究它的認知靈活性。

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