Forfattere
Hvis du har en have, har du sikkert set mange insekter flyve rundt og lede efter føde. På trods af at de har miniaturehjerner, kan disse små væsener lære og huske blomsternes egenskaber, primært farver og dufte, som de forbinder med nektar og pollen (deres føde), der leveres af blomsterne. Honningbier er ikke de eneste bestøvere i naturen – hvepse bestøver også blomster, men man ved mindre om dem. Vi undersøgte, om hvepse kunne lære og huske information. Vi udviklede et studie for at undersøge, om hvepse kunne lære at forbinde en blomsterduft med sukkerholdigt vand. Vi fandt ud af, at hun- og hanhvepse har stærke indlærings- og hukommelsesevner, som er vigtige for deres daglige sociale liv.
Hvis du kigger udenfor, vil du finde insekter overalt: en flue, der svæver omkring en kurv med frugt, en bi, der lander på blomster, en bille, der kravler på jorden, eller endda en hveps, der svæver over din grill. Har du nogensinde tænkt over, hvordan det lykkes disse insekter at finde føde i naturen? Noget, du måske ikke ved, er, at disse små væsener på trods af deres relativt små hjerner er gode til at lære og huske information [1]. Deres antenner og sammensatte øjne (figur 1A) fungerer lidt ligesom vores egne næser og øjne. Disse organer er ansvarlige for at registrere lugte og visuel information, og detaljerne transporteres til deres hjerner.
Insekters indlærings- og hukommelsesevner kan studeres i laboratoriet eller i deres naturlige omgivelser. En enkel måde at undersøge, hvordan dyr lærer, herunder insekter, er ved at præsentere dem for den information, vi ønsker, de skal lære, i kombination med noget, de kan lide – en belønning. Ligesom mennesker er dyr gode til at skabe mentale forbindelser mellem to ting. De kan f.eks. forbinde en ny lugt med en fødevare, de kan lide at spise. Den tilgang, vi bruger til at undervise insekter, er inspireret af videnskabsmanden Ivan Pavlov, som modtog Nobelprisen i 1904. Pavlov forstod, at hunde var gode til at skabe en mental forbindelse mellem neutral (ikke ansvarlig for at udløse en naturlig adfærd) information som lyden af en klokke og noget, de gerne vil have til frokost, f.eks. et stykke kød. Pavlov indså, at belønningen kunne aktivere en naturlig adfærd hos dyrene. Når hunde f.eks. ser et stykke kød (belønning), begynder de at savle (naturlig adfærd). I sig selv har den neutrale information ikke samme effekt som belønningen – en klokke får normalt ikke hunde til at savle. Men vi kan få klokken og kødet til at have samme effekt ved hjælp af nogle tricks. Når vi præsenterer et dyr for den neutrale information og belønningen sammen flere gange, vil begge stimuli efter et stykke tid kan fremkalde den naturlige adfærd (figur 2) [2].
Men historien stopper ikke her! Når et dyr har lært ny information, kan forskere også teste, om dyret kan huske den nye information. Det svarer til den strategi, dine lærere bruger, når de har vist dig et nyt koncept i skolen. Når du har lært noget nyt, tager du sikkert en eksamen, så din lærer kan tjekke, hvad du har lært udenad. Vi besluttede at udføre dette eksperiment med hvepsen Mischocyttarus cerberus (forkortet M. cerberus; figur 1B) [3].
Hvepse er vigtige i naturen – de jager visse skadedyr i afgrøder, og de bestøver også blomster [4]. Den art, vi studerede, M. cerberus, er en social art, hvilket betyder, at de lever sammen i et fælles bo og samarbejder om deres daglige aktiviteter. I dette samfund kommunikerer individerne med hinanden ved hjælp af kemiske beskeder. Hvepsene rører ofte ved hinanden med deres antenner, hvilket gør, at de kan lugte og genkende hinanden. Sociale hvepses kroppe er dækket af en blanding af kemiske forbindelser, som bærer information om deres alder, om de er hanner eller hunner, sundhedstilstand, det bo, de tilhører, og deres art. De fleste af disse kemiske forbindelser er cuticular hydrocarbons (CHC’er), som er lavet af kulstof- og brintatomer. Når hvepsene rører ved hinanden, registrerer de den type information, som CHC’erne giver.
Vi tror, at det at lægge mærke til og lære lugte er afgørende for hvepse, ikke kun når de er i deres reder, men også når de er ude og søge efter føde. Vi besluttede at bruge den tilgang, som Pavlov udviklede, for at forstå, om disse små væsener kan lære lugte på samme måde, som Pavlovs hunde lærte sammenhængen mellem mad og klokken.
Vi udviklede en metode, hvor en hveps fik en duftstimulering (den neutrale information) efterfulgt af sukkervand (saccharose; belønningen), der blev leveret til deres antenner. Det fik hvepsen til at stikke tungen ud for at drikke sukkervandet (figur 2C). Vi ønskede at lære hvepsene, at lugten var forbundet med mad. Vi brugte en blomsterlugt kaldet linalool som den neutrale information. Efter at have præsenteret både maden og lugten forventede vi, at hvepsene ville åbne munden og række tungen ud som reaktion på lugten alene (figur 2D).
For at teste, om hvepse lærer lugte baseret på disse lugtes tilknytning til mad, brugte vi foragers Man tog en gruppe hvepse, som var ansvarlige for at indsamle mad til boet, og delte dem op i to grupper. Den ene gruppe, kaldet gruppe A, blev præsenteret for lugten og belønningen sammen (med lugten et par sekunder før sukkervandet). Den anden gruppe (gruppe B) blev præsenteret for belønningen og den neutrale information adskilt af mere tid, så der ikke var nogen sammenhæng mellem disse ting.
Vi fandt ud af, at det kun var gruppe A-hvepse, der kunne forbinde lugten med maden. Hvordan kan vi vide det? Når hvepse skaber forbindelsen, rækker de tungen ud som reaktion på lugten, og det er præcis, hvad vi undersøgte i figur 3A. Flere hvepse, der modtog belønningen og den neutrale information sammen, rakte tungen ud i løbet af de seks gange, vi udførte eksperimentet. Hos gruppe B-hvepsene så vi ingen tegn på, at de rakte tungen ud som reaktion på lugten. Desuden var det kun gruppe A-hvepsene, der kunne skabe en hukommelse af de oplysninger, vi lærte dem.
Hvepsebo består af forskellige grupper af voksne individer (f.eks. dronninger, arbejdere og hanner). Dronninger er ansvarlige for reproduktionen i kolonien, arbejdere tager sig af alle koloniens aktiviteter, og hannerne bidrager ikke til det sociale miljø (de bliver her et stykke tid, og så forlader de reden for at lede efter dronninger). Ud over foderhvepse spekulerede vi på, om forskellige typer hvepse i boet kunne lære på samme måde, så vi lavede et eksperiment, der omfattede dronninger (hunner) og hanner i vores undersøgelse. Da vi allerede vidste, at parring af saccharoseopløsningen og blomsterduften var nødvendig for, at hvepsene kunne lære og huske sammenhængen, brugte vi i dette eksperiment kun den betingelse, hvor maden og duften blev givet sammen. Vi fandt ud af, at dronninger og hanner også lærte sammenhængen mellem maden og duften (figur 3B), og de holdt denne information i hukommelsen i mindst 1 time efter træningen. Det faktum, at flere typer hvepse i den næste kan lære og huske associationer, fortæller os, at læring og hukommelse er til stede i denne art og ikke adskiller sig i henhold til den rolle, som forskellige individer har udviklet.
Evnen til at lære og huske lugte er vigtig, når hvepse søger efter føde. En hveps, der lander på en blomst, kan lære forbindelsen mellem en blomsterduft og nektar. belønning. Når hvepse oplever både blomsterduft og nektar på samme tid, lærer de at komme tilbage til den samme blomst en anden gang. Og da hvepse kan genkende hinanden via kemiske beskeder, kan deres evne til at lære og huske muligvis hjælpe dem med at huske, hvem der hører til eller ikke hører til i deres reder, hvilket kan forhindre, at deres reder bliver besat af fremmede.
Selvom hvepse har bittesmå hjerner, har de fascinerende indlærings- og hukommelsesevner. I denne artikel forklarede vi, hvordan forskellige grupper af hvepse kan lære ved at forbinde neutral information (en lugt) med noget, de kan lide at spise (en sukkerholdig belønning). De opnår dette på samme måde, som Ivan Pavlov beskrev, da han studerede sine berømte hunde, som lærte at savle til lyden af en klokke, der forudsagde mad. I vores eksperiment lærte hvepsene at strække tungen ud som reaktion på en lugt, der forudsagde sukkervand. Indlærings- og hukommelsesevner er til stede hos både hun- og hanhvepse og kan hjælpe dem i flere aspekter af deres liv, fra fødesøgning til sociale interaktioner. Vores resultater henleder opmærksomheden på, at komplekse hjerneevner, herunder læring og hukommelse, ikke er begrænset til store hjerner, men også kan findes i bittesmå hjerner. Selv om mennesker og insekter er forskellige, har de en fælles forfader. Ved at studere, hvordan insekter lærer, kan vi bedre forstå vores egne hjerner og de komplekse aktiviteter, de giver os mulighed for at udføre hver dag.
Stimuli: Signaler, der får en organisme til at lægge mærke til eller reagere på noget.
Cuticulære kulbrinter: Det er særlige stoffer på insekternes kroppe, som beskytter dem mod at miste vand og hjælper dem med at genkende hinanden.
Linalool: Det er en af de mest almindelige blomsterparfumer.
Foragers: Hunner af sociale insekter, der er ansvarlige for at forlade deres kolonier for at søge efter føde i naturen.
Dronninger: Hunner hos sociale insekter, der er ansvarlige for at producere æg, som bliver til nye individer i kolonien.
Nektar: Dette er en sød væske, der produceres af blomster, som tiltrækker insekter og bidrager til at fremme bestøvningstjenester.
[1] Giurfa, M. 2015. Læring og kognition hos insekter. Wiley Interdiscip. Rev. Cogn. Sci. 6:383-95. doi: 10.1002/wcs.1348
[2] Pavlov, I. P. 1927. Betingede reflekser. London: Oxford University Press, 448.
[3] da Silva, R. C., Aguiar, J. M. R. B. V., Oi, C. A., Batista, J. E., Giurfa, M., and do Nascimento, F. S. 2023. Køn og livsstil dikterer indlæringsevnen hos en neotropisk hveps. Iscience 26:106469. doi: 10.1016/j.isci.2023.106469
[4] Brock, R. E., Cini, A. og Sumner, S. 2021. Økosystemtjenester leveret af aculeate hvepse. Biol. Rev. 96:1645-75. doi: 10.1111/brv.12719
Når du læser disse ord, er hundredvis af millioner af nerveceller elektrisk og kemisk aktive i din hjerne. Denne aktivitet gør det muligt for dig at genkende ord, fornemme verden, lære, nyde og skabe nye ting og være nysgerrig på verden omkring dig. Faktisk er vores hjerner – Homo sapiens‘ – de mest fascinerende fysiske substanser, der nogensinde er opstået på jorden for ca. 200.000 år siden. Hjernen er så nysgerrig og ambitiøs, at den stræber efter at forstå sig selv og helbrede sine skrøbelige elementer, når den bliver syg. Men på trods af de seneste vigtige fremskridt inden for hjerneforskningen ved vi stadig ikke, hvordan vi skal lægge brikkerne i hjernens puslespil. Det er på grund af dette, at der for nylig er startet flere store hjerneforskningsprojekter rundt om i verden. Vi deltager i et af dem – Human Brain Project (HBP) [1]. Hovedformålet er systematisk at katalogisere alt, hvad vi ved om hjernen, at udvikle geniale eksperimentelle og teoretiske metoder til at undersøge hjernen og at sammensætte alt, hvad vi har lært, til en computermodel af hjernen. Alt dette er muligt, da vores hjerne selv har designet kraftfulde computere, internettet og sofistikerede matematik- og softwareværktøjer, som snart vil være kraftfulde nok til at modellere noget så komplekst som den menneskelige hjerne i computeren. Dette projekt vil give en ny og dybere forståelse af vores hjerne, hjælpe os med at udvikle bedre kure mod dens sygdomme og i sidste ende også lære os, hvordan vi kan bygge smartere, lærende computere. Det vigtige er, at vores hjerne kun har brug for et par måltider om dagen (og måske lidt ekstra slik) for at klare det hele – det er meget mere energieffektivt end selv en simpel computer. Lad os så fortælle dig historien om HBP.
…
Vidste du, at læger kigger på tusindvis af menneskers hjerner hver dag? På hospitaler over hele landet kigger vi ind i patienternes hjerner for at se, om noget er gået galt, så vi kan forstå, hvordan vi kan hjælpe med at behandle den enkelte patients tilstand. Hjerneafbildningsteknologi spiller en vigtig rolle i at hjælpe læger med at diagnosticere og behandle tilstande som hjerneskader . Bag kulisserne er der særlige kameraer, som giver os mulighed for at se dybt ind i patienternes hjerner hver dag.
…
Hjernen har fascineret os i umindelige tider. Nogle af de første seriøse diskussioner om den menneskelige hjerne startede i det gamle Egypten, hvor kongen af Alexandria tillod dissektioner af forbrydere i levende live for at studere menneskets anatomi [1]. De, der udførte dissektionerne, åbnede kranieknoglen og så hjernen i levende live. Da de skar gennem hjernen, opdagede de store rum inde i den. Disse rum var forbundet med hinanden som kamre i et hus. De var også fyldt med en unik, krystalklar væske, som vi nu kender som cerebrospinalvæske eller hjernevæske. De var så begejstrede for dette fund! De troede, at menneskelige sjæl befinder sig i disse væskefyldte kamre. De forsøgte at forstå, hvordan væsken bevæger sig på tværs af disse kamre, fordi de troede, at det kunne forklare, hvordan det menneskelige sind fungerer.
…
Vidste du, at den mad, du spiser, påvirker dit helbred? Vigtigst af alt kan det, du spiser, have en negativ effekt på det mest komplekse organ i din krop: din hjerne! Utroligt nok påvirker den mad, du spiser, neuronerne, som er de vigtigste celler i hjernen. I hjernen forårsager en usund kost, der er rig på fedt og sukker, betændelse i neuroner og hæmmer dannelsen af nye neuroner. Det kan påvirke den måde, hjernen fungerer på, og bidrage til hjernesygdomme som depression. På den anden side er en kost, der indeholder sunde næringsstoffer som f.eks. omega-3-fedtsyrer, gavnlig for hjernens sundhed. En sådan kost forbedrer dannelsen af neuroner og fører til forbedret tænkning, opmærksomhed og hukommelse. Alt i alt gør en sund kost hjernen glad, så vi bør alle være opmærksomme på, hvad vi spiser.
…Få inspiration og viden om praksis og cases, evidens og forskning, kurser, netværksmøder og vores Læringsplatform – alt sammen til at styrke din faglige udvikling.
Du kan til enhver tid trække dit samtykke tilbage ved at afmelde dig nyhedsmailen.
Du modtager om et øjeblik en e-mail med et link, hvor du bekræfter tilmeldingen.
Med venlig hilsen
MiLife
