Стресс обостряет зрение пчел и ускоряет принятие решений

Фото из открытых источников

Пчела, садящийся на цветок, сталкивается с большей опасностью, чем кажется. Среди лепестков прячутся пауки-крабы, замаскированные и поджидающие неосторожного посетителя. Своевременное распознавание угрозы может решить, поест ли пчела или же сама станет добычей. Новые исследования показывают, что стресс может дать пчелам неожиданное преимущество в такие напряженные моменты.

Ученые из Ньюкаслского университета обнаружили, что резкий стресс меняет зрение пчел. Их зрение становится острее, и они принимают решения быстрее. Результаты нового исследования были опубликованы в Journal of Experimental Biology и на платформе bioRxiv.

Стресс обычно имеет плохую репутацию. Мы связываем его с плохой концентрацией внимания, замедлением мышления и неуклюжими ошибками под давлением. Однако стресс не был создан для того, чтобы причинять нам вред. В виде коротких всплесков он подготавливает тело и мозг к внезапному испытанию.

«Хотя стресс сам по себе негативен, он может подготовить человека к будущим трудностям, изменив его реакцию на них», — сказал ведущий автор исследования Вивек Нитьянанда из Ньюкаслского университета.

Чтобы имитировать засаду хищника, команда внезапно напугала каждую пчелу. Стрессовых пчел трясли в течение 60 секунд внутри мягкой клетки с подкладкой. Эта грубая толкотня напоминает хаос настоящей атаки. Она приводит пчелу в состояние повышенной защитной реакции.

Затем исследователи отправили пчел через Y-образный лабиринт. Каждая пчела научилась отличать горизонтальные полосы от вертикальных, причем горизонтальный узор указывал на сахарное вознаграждение.

В данном случае под микроскопом рассматривались две основные характеристики зрения: контраст и мелкие детали. Обе определяют, насколько четко животное воспринимает окружающий мир.

Пчелы, испытывающие стресс, воспринимают контраст иначе, чем спокойные. Им нужен был более сильный контраст, прежде чем они могли надежно распознать узор. Это может показаться простой потерей способности. Действительно, слабые, низкоконтрастные полосы стало труднее считывать пчелам, которых встряхнули.

За этим компромиссом скрывалось нечто гораздо более интересное. Пчелы, которых встряхивали, стали лучше различать мелкие пространственные детали. Они могли разделять более узкие, плотно расположенные полосы, чем спокойные пчелы. Их зрение было настроено на более мелкие, четкие детали.

«Интересно, что мы обнаружили не просто изменение зрения из-за стресса — что важно, его воздействие отразилось на действиях», — сказала соавтор исследования Ольга Проценко из Ньюкаслского университета.

В ходе исследования за пчелами наблюдали и после момента их наблюдения. Каждая пчела по-прежнему должна была выбрать одну из своих ветвей и войти в камеру с наградой.

Пчелы, подвергнутые воздействию шока, принимали решение охотнее, чем контрольные пчелы. Они также реже колебались или вовсе отказывались от принятия решения.

Когда их первоначальная оценка закономерности оказывалась верной, они реагировали быстрее. Это увеличение скорости не происходило в ущерб точности, поскольку вероятность сделать правильный выбор оставалась такой же высокой.

«В частности, стресс повысил готовность пчел действовать на основе своих ранних перцептивных оценок и принимать решение, причем делать это быстрее, не жертвуя точностью», — сказала Проценко.

Быстрая и оперативная реакция соответствует образу жизни преследуемого животного. Заметив спрятавшегося паука на мгновение раньше, можно спасти пчелу.

«Для пчел это может означать повышение способности различать мелкие детали, например, замаскированного паука, прячущегося на цветке», — сказала Проценко.

Похоже, что стрессовая реакция целенаправленно настраивает органы чувств. Вместо того чтобы перегружать мозг шумом, она усиливает сигналы, которые имеют наибольшее значение.

«Мы обнаружили, что у шмелей стресс обостряет некоторые аспекты их зрения и помогает им быстрее реагировать на увиденное», — сказал Нитьянанда. «Вместо того чтобы перегружать систему, это может помочь расставить приоритеты в отношении наиболее важной информации, позволяя пчелам действовать быстро и эффективно в потенциально опасных ситуациях».

В стрессовых ситуациях люди демонстрируют собственные визуальные изменения. Угрозы привлекают внимание быстрее, и визуальный поиск становится более эффективным.

Однако направление изменений отличает этот вид друг от друга. Люди, как правило, отдают предпочтение грубым чертам, в то время как пчелы склоняются к тонким.

«Примечательно, что, несмотря на совершенно разные визуальные миры, в которых обитают эти животные, основной принцип, по-видимому, один и тот же — стресс не просто ухудшает или улучшает зрение, он изменяет его таким образом, что это имеет экологическое значение», — сказала Проценко.

Мозг размером с рисовое зернышко способен ответить на важные вопросы. Он показывает, как внутреннее состояние может изменить само восприятие.

«Понимание того, как стресс изменяет восприятие, важно не только для изучения поведения животных, но и для гораздо более широкого круга областей», — сказал Нитьянанда. «Независимо от того, изучаем ли мы реакцию человеческого мозга на стрессовые ситуации или разрабатываем искусственные системы, которым необходимо быстро принимать решения на основе визуальной информации, это общие задачи. Раскрыв эти фундаментальные механизмы у пчел, мы сможем начать выявлять более широкие принципы, которые могут послужить основой для исследований в области нейронауки, а также для разработки роботов, эффективно работающих в условиях стресса».

Далее команда надеется проследить химические процессы в мозге, лежащие в основе этих изменений. Они также хотят проверить, как различные виды и продолжительность стресса влияют на то, что видит животное.