Cognição do inseto - Insect cognition

Um neurônio (verde e branco) em um cérebro de inseto (azul)

A cognição dos insetos descreve as capacidades mentais e o estudo dessas capacidades nos insetos . O campo se desenvolveu a partir da psicologia comparada, onde os primeiros estudos se concentraram mais no comportamento animal . Os pesquisadores examinaram a cognição dos insetos em abelhas , moscas-das-frutas e vespas .  

As questões de pesquisa consistem em experimentos que visam avaliar as habilidades dos insetos, como percepção, emoções, atenção, memória (ninho múltiplo de vespas), cognição espacial, uso de ferramentas, resolução de problemas e conceitos . Ao contrário do comportamento animal, o conceito de cognição de grupo desempenha um grande papel nos estudos de insetos. É hipotetizado que algumas classes de insetos, como formigas e abelhas, pensam com uma cognição de grupo para funcionar dentro de suas sociedades; estudos mais recentes mostram que a cognição individual existe e desempenha um papel na tarefa cognitiva geral do grupo. Os experimentos de cognição de insetos têm sido mais prevalentes na última década do que antes. É lógico para a compreensão das capacidades cognitivas como adaptações a diferentes nichos ecológicos sob a faculdade cognitiva por espécie ao analisar comportamentos, isso significa ver os comportamentos como adaptações ao ambiente de um indivíduo e não pesá-los mais avançados quando comparados a outros indivíduos diferentes.

Cognição de insetos forrageando

Insetos se alimentando de uma flor amarela

Os insetos habitam muitos ambientes diversos e complexos nos quais devem encontrar alimento. A cognição molda como um inseto encontra seu alimento. As habilidades cognitivas específicas usadas pelos insetos para encontrar comida têm sido o foco de muitas pesquisas científicas. Os insetos sociais são frequentemente objetos de estudo e muito foi descoberto sobre a inteligência dos insetos, investigando as habilidades das espécies de abelhas . As moscas da fruta também são objetos de estudo comuns.

Aprendizagem e memória

Vieses de aprendizagem

Por meio do aprendizado, os insetos podem aumentar sua eficiência de forrageamento, diminuindo o tempo gasto na busca por alimento, o que permite mais tempo e energia para investir em outras atividades relacionadas ao condicionamento físico , como a procura de parceiros. Dependendo da ecologia do inseto, certas pistas podem ser usadas para aprender a identificar rapidamente as fontes de alimento. Ao longo do tempo evolutivo, os insetos podem desenvolver tendências de aprendizagem evoluídas que refletem a fonte de alimento da qual se alimentam. Vieses na aprendizagem permitem que os insetos associem rapidamente características relevantes do ambiente que estão relacionadas aos alimentos. Por exemplo, as abelhas têm uma preferência não aprendida por padrões radiantes e simétricos - características das flores naturais nas quais as abelhas se alimentam. Além disso, as abelhas que não têm experiência de forrageamento tendem a ter uma preferência não aprendida pelas cores que uma forrageadora experiente aprenderia mais rápido. Essas cores tendem a ser as de flores altamente recompensadoras naquele ambiente específico.

Aprendizagem no tempo e lugar

Além de pistas mais típicas, como cor e odor, os insetos são capazes de usar o tempo como pista para forrageamento. O tempo é uma pista particularmente importante para os polinizadores . Os polinizadores se alimentam de flores que tendem a variar previsivelmente no tempo e no espaço, dependendo da espécie de flor, os polinizadores podem aprender o momento da floração das espécies de flores para desenvolver rotas de forrageamento mais eficientes. As abelhas aprendem em que horas e em quais áreas os locais são recompensadores e mudam sua preferência por locais específicos com base na hora do dia. Essas preferências baseadas no tempo estão associadas a um relógio circadiano em alguns insetos. Na ausência de pistas externas, as abelhas ainda mostrarão uma mudança na preferência por uma recompensa dependendo do tempo, implicando fortemente em um mecanismo interno de cronometragem, ou seja , o relógio circadiano, na modulação da preferência aprendida. Além disso, as abelhas não apenas podem se lembrar quando um determinado local é recompensador, mas também podem lembrar em que momentos vários locais diferentes são lucrativos. Certas espécies de borboletas também mostram evidências de aprendizado no local do tempo devido ao seu comportamento de forrageamento com armadilhas . Isso ocorre quando um animal visita consistentemente os mesmos locais de forrageamento de maneira sequencial ao longo de vários dias e é considerado sugestivo de uma capacidade de aprendizagem no tempo-lugar.

Capacidade de inovação

Uma abelha com experiência na tarefa de puxar o cordão puxa o cordão para alcançar uma flor azul artificial cheia de solução de açúcar

Os insetos também são capazes de inovações comportamentais. A inovação é definida como a criação de um comportamento aprendido novo ou modificado não encontrado anteriormente na população. Habilidades inovadoras podem ser estudadas experimentalmente em insetos por meio do uso de tarefas de resolução de problemas. Quando confrontados com uma tarefa de puxar cordas, muitos zangões não conseguem resolver a tarefa, mas alguns podem inovar a solução. Aqueles que inicialmente não conseguiram resolver a tarefa podem aprender a resolvê-la observando uma abelha inovadora resolvendo a tarefa. Esses comportamentos aprendidos podem então se espalhar culturalmente através das populações de abelhas. Estudos mais recentes em insetos começaram a observar quais características ( por exemplo , tendência exploratória) predizem a propensão de um inseto individual ser inovador.

Aspectos sociais da procura de insetos

Aprendizagem social de locais de forrageamento

Os insetos podem aprender sobre locais de forrageamento por meio da observação ou interação com outros indivíduos, denominado aprendizado social. Isso foi demonstrado em abelhas. As abelhas são atraídas por flores gratificantes mais rapidamente se forem ocupadas por outras abelhas e, mais rapidamente, aprendem a associar essa espécie de flor à recompensa. Ver um co-específico em uma flor aumenta as preferências por flores desse tipo. Além disso, as abelhas confiam mais em dicas sociais quando uma tarefa é difícil do que quando uma tarefa é simples.

As formigas mostrarão locais de alimentação de conspecíficos que descobriram em um processo chamado corrida em tandem . Esta é considerada uma rara instância de ensino, uma forma especializada de aprendizagem social, no reino animal. O ensino envolve interações consistentes entre um tutor e um aluno e o tutor normalmente incorre em algum tipo de custo para transmitir as informações relevantes ao aluno. No caso de corrida em tandem, a formiga está temporariamente diminuindo sua própria eficiência de forrageamento para demonstrar ao aluno a localização de um local de forrageamento.

Evidência para cultura cumulativa

Estudos em abelhas têm fornecido evidências de que alguns insetos mostram o início da cultura cumulativa por meio do ato de refinar comportamentos existentes em formas mais eficientes. Os zangões são capazes de melhorar uma tarefa em que devem puxar a bola para um local específico, um comportamento previamente aprendido socialmente, usando uma rota mais ideal em comparação com a rota que seu demonstrador usou. Esta demonstração de refinamento de um comportamento existente previamente observado pode ser considerada uma forma rudimentar de cultura cumulativa, embora seja uma ideia altamente controversa. É importante dizer que a verdadeira cultura cumulativa tem sido difícil de ser mostrada em insetos e, na verdade, em todas as espécies. Isso exigiria que a cultura se acumulasse ao longo de gerações até o ponto em que nenhum indivíduo sozinho pudesse gerar todo o comportamento de forma independente.

Base neural do forrageamento de insetos

Papel dos corpos em cogumelo

Diagrama do corpo do cogumelo da mosca da fruta

Uma importante e altamente estudada região do cérebro envolvida na procura de insetos são os corpos dos cogumelos , uma estrutura envolvida no aprendizado dos insetos e nas habilidades de memória. O corpo do cogumelo consiste em dois grandes caules chamados pedúnculos, que têm projeções em forma de xícara em suas extremidades, chamadas cálices. O papel dos corpos em forma de cogumelo está na integração sensorial e na aprendizagem associativa. Eles permitem que o inseto emparelhe informações sensoriais e recompensa. Experimentos em que a função dos corpos dos cogumelos é prejudicada por meio da ablação descobrem que os organismos são comportamentais normais, mas têm aprendizagem prejudicada. As moscas com corpos de cogumelos danificados não podem formar uma associação de odor e baratas com corpos de cogumelos danificados não podem fazer uso de informações espaciais para formar memórias sobre locais. Os fundamentos eletrofisiológicos da cognição em diferentes partes do cérebro do inseto podem ser estudados por várias técnicas, incluindo gravações in vivo dessas partes do cérebro do inseto .

Plasticidade do corpo do cogumelo

Os corpos dos cogumelos podem mudar de tamanho ao longo da vida de um inseto. Há evidências de que essas mudanças estão relacionadas ao início do forrageamento, bem como à experiência de forrageamento. Em alguns Hymenoptera, os corpos dos cogumelos aumentam de tamanho quando as enfermeiras se tornam forrageadoras e começam a procurar a colônia. As abelhas jovens começam como enfermeiras, cuidando da alimentação e higienização das larvas da colmeia. À medida que a abelha envelhece, ela passa por uma mudança nas tarefas de enfermeira para caçadora, deixando a colmeia para coletar o pólen. Essa mudança no trabalho leva a mudanças na expressão gênica dentro do cérebro, que estão associadas a um aumento no tamanho do corpo do cogumelo. Também foi demonstrado que algumas borboletas sofrem um aumento dependente da experiência no tamanho do corpo do cogumelo. O período de maior aumento no tamanho do cérebro normalmente está associado a um período de aprendizado por meio de experiências de forrageamento, demonstrando a importância dessa estrutura na cognição de forrageamento de insetos.

Evolução do corpo de cogumelo

Vários taxa de insetos desenvolveram corpos de cogumelo maiores de forma independente. As demandas de cognição espacial de forrageamento têm sido implicadas em casos em que corpos de cogumelos mais sofisticados evoluíram. Baratas e abelhas, que estão em ordens diferentes, forrageiam em uma grande área e fazem uso de informações espaciais para retornar aos locais de forrageamento e locais centrais, o que provavelmente explica seus corpos maiores de cogumelos. Compare isso com um díptero como a mosca da fruta Drosophila melanogaster , que tem corpos de cogumelo relativamente pequenos e demandas de aprendizado espacial menos complexas.

Referências

Leitura adicional