Cercetarea creierului albinelor melifere

Ce au oamenii și albinele în comun? Dansul. În timp ce oamenii dansează de obicei pentru distracție, dansul albinei melifere are o funcție importantă: prin intermediul acestuia, albina transmite colegelor sale informații despre direcția și distanța unei surse bogate de hrană, bazat pe memoria sa spațială.

Comportamentul albinelor melifere este bine cercetat în acest sens. Mai puțin studiate sunt însă procesele care au loc în creier în timpul acestui dans.

Aici intervine proiectul doctorului Jerome Beetz, de la Catedra de Fiziologie și Sociobiologie a Universității din Würzburg (JMU). „Știm că albina emite semnale acustice în timpul dansului, care pot fi utilizate pentru a descifra informațiile despre distanță. 

Unele celule nervoase din creier care procesează aceste semnale au fost deja descrise”, conform spuselor biologul. Acest lucru a fost stabilit de Hiroyuki Ai, profesor la Universitatea Fukuoka (Japonia) și partener de colaborare în proiectul lui Beetz.

„ Deosebit de fascinant este faptul că informațiile spațiale sunt comunicate  în timpul dansului în întuneric total, pe când în afara stupului joacă rol crucial în orientare semnalele vizuale”, explică cercetătorul de la JMU. „Fluxul optic – comparabil cu priveliștea dintr-un tren aflat în mișcare – perceput de albină în timpul zborului, este folosit pentru a măsura distanța parcursă.”

Scopul cercetătorilor este să descopere unde în creierul albinei melifere sunt integrate cele două surse de măsurare a distanței. „Presupunem că există celule nervoase care procesează atât semnalele vizuale, cât și pe cele acustice”, spune Beetz.

Începând cu luna mai 2025, cercetătorul de la JMU va avea o echipă la dispoziție: proiectul este finanțat cu aproape două milioane de euro prin programul Emmy Noether al Fundației Germane pentru Cercetare (DFG). Astfel, Beetz va putea înființa, în următorii șase ani, un grup de cercetare format din doi doctoranzi și un cercetător postdoctoral.

Albina meliferă în simulatorul de zbor

Pentru a măsura ce se întâmplă în creier atunci când memoria spațială este activată, Beetz a dezvoltat o tehnică proprie de măsurare, în timpul postdoctoratului său în grupul profesorului Basil el Jundi, fost lider al unui grup de cercetare la JMU: înregistrarea cu tetrode (un tip de electrozi care sunt utilizați pentru a înregistra semnale electrice). 

Această metodă permite înregistrarea semnalelor nervoase folosind tetrode, în timp ce insecta se poate orienta liber în simulatorul de zbor. Cercetătorul implantează patru electrozi ultra-subțiri în creierul insectei pentru a măsura activitatea unor celule nervoase individuale.

„Această metodă ne permite să efectuăm măsurători neuronale în timp ce albina se orientează activ. Un astfel de experiment nu ar fi posibil la insectele care zboară liber, deoarece acestea nu ar putea susține greutatea electrozilor și a emițătorilor. Prin urmare, ne concentrăm pe crearea unui mediu cât mai natural în simulatorul de zbor”, explică viitorul lider al grupului de cercetare.

Dar cum știe o albină lucrătoare în ce direcție să zboare, dacă, de fapt, rămâne pe loc? Aici intervine realitatea virtuală (VR).

Echipa va realiza imagini aeriene ale zonei din jurul stupului cu ajutorul unei drone. Un software va transforma aceste imagini într-un mediu 3D bazat pe realitate. Astfel, albina meliferă se va putea deplasa liber într-un spațiu virtual

.
Acest proiect este realizat în colaborare cu profesorul Tim Landgraf de la Institutul de Informatică al Universității Libere din Berlin și profesoara Karin Nordström de la Universitatea Flinders din Australia, care a dezvoltat deja un sistem VR pentru insectele zburătoare.