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本文聚焦蜜蜂学习行为的个体差异,通过一系列研究揭示了基因型在其中的关键作用,发现 AmTYR1 基因影响潜在抑制(Latent Inhibition)等学习行为,并探讨了这种差异在准自然条件下对蜂群决策的影响,为理解动物认知提供了新视角。
个体认知差异的研究背景
动物学习行为的研究主要从机制和适应性两个角度展开。蜜蜂在实验室和自然条件下都有广泛研究,为整合这两种视角提供了机会。研究蜜蜂个体学习差异的成因,有助于建立其学习的适应性和机制之间的联系。
个体差异在认知表现中的体现
在蜜蜂的伸吻反应(PER)条件反射实验中,通过平均个体反应得到的群体学习曲线会掩盖个体差异。不同蜜蜂在学习模式上有很大不同,有些蜜蜂表现出很强的辨别能力,而有些则偏差较大。并且这种个体差异在不同的条件反射程序和刺激模式下都很稳定。
控制年龄 / 经验和行为等级的影响
蜜蜂在年龄、经验和行为等级上存在差异,这些差异可能影响其在条件反射中的表现。通过建立 “单群体” 蜂群实验发现,年龄和行为等级与蜜蜂的 PER 条件反射表现没有一致的相关性。
基因型对学习表现的影响
蜜蜂中,工蜂来自同一蜂王,而蜂王会与多只雄蜂交配,使得蜂群存在显著的父系遗传变异。训练雄蜂发现,其学习表现与工蜂后代相关,表明基因型能解释部分个体差异。通过反转学习实验进一步验证了这一点,不同遗传背景的蜜蜂在反转学习中的表现不同。
抑制性学习的作用
反转学习中遗传的学习表现模式表明,行为机制可能源于初始阶段的抑制性条件反射,包括潜在抑制(Latent Inhibition)和条件抑制(Conditioned Inhibition)。蜜蜂中这两种抑制性学习都存在,实验发现潜在抑制能更好地解释学习差异。并且,潜在抑制的表现具有遗传性,与特定基因相关。
定量和功能基因组学研究
利用潜在抑制训练的高通量筛选,对大量蜜蜂进行筛选,建立遗传品系,并进行数量性状基因座(QTL)定位。研究发现蜜蜂基因组中一个特定区域与潜在抑制表现显著相关,其中 AmTYR1 基因编码的酪胺生物胺受体可能起关键作用。AmTYR1 基因影响神经传递,调节潜在抑制的表达,但具体机制仍有待进一步研究。
个体差异存在的原因
自然种群中蜜蜂在潜在抑制等学习形式上存在变异,通过实验发现不同基因型的蜜蜂在准自然觅食条件下表现不同。高潜在抑制(Inhibitor)的蜜蜂更关注已知资源,低潜在抑制(Noninhibitor)的蜜蜂更倾向探索新资源。在混合蜂群中,Noninhibitor 蜜蜂的行为会受到 Inhibitor 蜜蜂的影响。
研究结论
研究表明基因型在蜜蜂学习任务表现中起重要作用,在学习研究中应控制遗传背景。AmTYR1 基因不仅影响潜在抑制,还与其他多种性状相关,但其对大脑功能的影响机制尚不清楚。未来可通过建模研究不同基因型频率对蜂群决策的影响,以及不同环境中蜜蜂行为表型频率的差异。此外,还需进一步将蜜蜂学习的遗传基础与其他相关研究联系起来,探索不同表型在蜂群信息处理中的作用 。