есть ли у мотыльков мозг

Нервная система насекомых: есть ли у них мозг?

Несмотря на то, что насекомые кажутся довольно примитивными существами, у любопытных исследователей нередко появляются вопросы. Как устроена их нервная система? Каким образом отдельные виды организуют иерархию? Если они настолько организованы, означает ли это, что у них есть мозг? А если мозг есть, то отличается ли он у разных видов насекомых? В статье мы попробуем ответить на эти вопросы.

Исследование интеллекта насекомых

Насекомые представляют собой огромный класс беспозвоночных членистоногих. Ареал их обитания практически безграничный. Они встречаются в любом климате и почти на любой широте. Каждый из видов имеет свои отличительные особенности поведения и образа жизни. На протяжении многих столетий ученые пытались выяснить, каким образом связано поведение и образ жизни особей с их мозгом. Причем отношение к интеллекту этого класса сильно менялось с течением времени.

В древние времена люди боготворили насекомых, считая их умнейшими существами на планете. Так, древние египтяне полагали, что пчелиный улей представляет собой маленькое государство с пчелиным фараоном. А некоторые античные философы и учены всерьез думали, что у пчел может быть рабовладельческий строй.

Изображение пчел на древнеегипетской фреске

В средние века точка зрения на интеллект насекомых поменялась. Теперь отдельные ученые-натуралисты считали жуков своеобразными механизмами, не способным к мышлению и анализу и полагающимся только на рефлексы.

В 19 веке ученые вернулись к обсуждению вопроса о наличии интеллекта у этого класса. Теперь великие умы того времени разделились на два лагеря. Одни считали, что общественные насекомые способны мыслить, другие пытались доказать, что поведение и образ жизни – это всего лишь набор рефлексов. Лишь немногие ученые объясняли поведение пчел их способностью к обучению, большинство полагало, что это инстинкты. Такое суждение связывали с маленьким размером мозга.

Мозг букашек действительно значительно отличается от человеческого, количество нейронов в нем около 1 миллиона, в то время, как человеческий мозг состоит из 86 миллиардов нейронов. По этой причине ученые долгое время не изучали подробно мозг насекомых, считая его примитивным. Однако несколько проведенных исследований показало, что когнитивные способности букашек сопоставимы со способностями многих позвоночных! Это открытие вновь вызвало интерес со стороны научного сообщества к изучению нервной системы жучков.

В конце 20 века благодаря достижениям генетики было доказано, что у насекомых нет ни исключительно врожденных, ни исключительно приобретенных навыков. И хотя их поведение является врожденным, на него накладываются приобретенный опыт, который позволяет им приспосабливаться к определенному типу пищи или к определенной местности.

Строение мозга

Центральная нервная система этого класса состоит из ганглиевых узлов, соединенных в цепочку. Несколько пар ганглиев соединяются в мозг. Он состоит из трех отделов: первичный (протоцеребрум), вторичный (дейтоцеребрум), и третичный (тритоцеребрум). Дейтоцеребрум и тритоцеребрум являются достаточно простыми отделами, по структуре это обычные ганглии, это объясняется тем, что они посылают нервные сигналы только к тем частям организма, с которыми они связаны, то есть усиками и ротовой полости. Протоцеребрум гораздо сложнее по строению, т.к. он координирует работу всего организма.

Головной мозг насекомых

Протоцеребрум

Первичный мозг или протоцеребрум является самым большим отделом. Он отвечает за все процессы, протекающие в организме. Эта часть разделена на несколько зон, имеющих разное строение и отвечающих за разные функции. Протоцеребрум состоит из нейронов, отвечающих за обработку и анализ информации. Внешне протоцеребрум напоминает большой мозг млекопитающих. Внутри первичного отдела находятся волокнистые массы, называемые нейропилярными массами, образованные из отростков нервных клеток. С помощью нейропилей мозг делится на несколько отдельных частей.

Этот отдел, кроме координации работы организма, отвечает за зрение, а также за взаимодействие между отдельными особями. Благодаря протоцеребруму, некоторые виды способны к организации.

Ученые заметили, что у насекомых с более сложной организацией протоцеребрум развит сильнее. В помощью стебельчатых тел формируются ассоциации и происходит более подробная обработка информации, помогающая образовывать связи между особями. У коллективных насекомых количество стебельчатых тел значительно больше. Например у пчел эти тела занимают до 20 % мозга, а у мух или тараканов менее 2 %.

Дейтоцеребрум

Располагается перед тритоцеребрумом, передаем сигналы нервной системы в усики. Нервные волокна антенн – единственные волокна, связанные с этим отделом. Они очень развиты, начинаются со спинного (моторного) и брюшного (сенсорного) нервных корешков. Вторичный отдел разделен на две части, соединенные между собой комиссурой.

Тритоцеребрум

Располагается между остальными отделами мозга спереди от него и брюшной нервной цепочкой позади. Находится над кишечником и разделен на две части, соединенные между собой дугой, огибающей кишечник. Изначально тритоцеребрум отвечал за подачу сигнала нервной системы в усики, но позднее эта функция атрофировалась. Сейчас третичный отдел передает сигналы по нервным волокнам к мышцам ротовой полости и верхней губы.

Особенности мозга насекомых

Итак, мы выяснили, что у насекомых есть мозг, и кроме того, он не самый простой по строению. Именно благодаря этой сложной структуре отдельные виды, например пчелы или муравьи, способны к образованию иерархии и структуры. Именно это помогает муравьям передавать опыт более молодым поколениям, показывая им путь к добыче пищи, или выращивать тлю в определенных местах, а пчелам запоминать соцветия, где можно найти нектар.

С помощью протоцеребрума особи могут усваивать новую информацию, которую они потом могут использовать например для добычи пищи. Пчела может запомнить цвета окружающих объектов и их расположение. Это помогает найти дорогу к цветку, где она накануне собрала большое количество нектара. Кроме того, исследования, проведенные недавно, доказали, что насекомых можно целенаправленно обучать. Так, ученые обучили шмеля двигать мячик в определенное место, после чего шмель получал сладкий сироп. Несколько особей легко запомнили порядок действий и повторяли его.

Также у букашек отлично развито ориентирование в пространстве. Пчелы или шмели запоминают окружающие предметы, муравьи прокладывают дорожки к пище, а жуки-навозники могут ориентироваться даже ночью по звездному небу.

Насекомые не самые примитивные существа, как многие из нас привыкли думать. Их мозг одновременно и простой, и сложный. Многим видам такая структура нервной системы помогает избежать опасности, найти пищу и даже организовать иерархию в гнезде.

Источник

Есть ли у бабочек мозги?

greg4357864

1- брюшко
2- грудь
3- голова с усиками
4- хоботок
5, 8, 9- передние, средние и задние ноги
6, 7- первая и вторая пара крыльев

Тело бабочек состоит из трех отделов: головы, груди и брюшка. Перепончатой короткой и мягкой шеей голова скреплена с грудью, состоящей из трёх неподвижно соединённых друг с другом сегментов. Места соединения не заметны. Каждый из сегментов несёт по паре членистых ног. На груди у бабочек имеется три пары ног. Передние лапки самцов нимфалид, сатиров голубянок недоразвиты; у самок они развиты сильнее, но при ходьбе также не используются и всегда прижаты к груди. У парусников и толстоголовок все ноги развиты нормально, а голени их передних ног снабжены лопастевидными образованиями, которые, как полагают, используются для чистки глаз и усиков. У бабочек ноги служат в основном для закрепления на определённом месте и только потом — для передвижения. У некоторых бабочек на ногах расположены вкусовые рецепторы: до того, как такая бабочка коснётся конечностью сладкого раствора, она не развернёт хоботок и к еде не приступит.

Ноги бабочки Строение головы бабочки

Крылья и их окраска

Система очистки крыльев бабочки

Бабочки имеют совершенную нервную систему и органы чувств, благодаря чему они прекрасно ориентируются в окружающей обстановке, быстро реагируют на сигналы опасности. Нервная система, как и у всех членистоногих, состоит из окологлоточного кольца и брюшной нервной цепочки. В голове в результате слияния скоплений нервных клеток образуется головной мозг. Эта система руководит всеми движениями бабочки, кроме таких непроизвольных функций, как циркуляция крови, пищеварение, дыхание. Исследователи полагают, что данные функции контролирует симпатическая нервная система.

Внутреннее строение бабочки1- органы выделения
2- средний отдел кишечника
3- зоб
4- сердце
5- передний отдел кишечника
6- толстый кишечник
7- половые органы
8- нервный узел
9- мозг

Развитие нервной системы в филогенезе

Нервная система выполняет в организме высших животных ряд функций: анализаторную (анализ поступающей по сенсорным системам информации), моторную (организация ответных движений), интегративную (объединение, связь различных сенсорных и моторных структур нервной системы; формирование временных связей, обучение), организацию психических процессов. Кроме того, нервная система регулирует и интегрирует функции внутренних органов (висцеральная функция).

Наиболее сложной является ЦНС головоногих моллюсков (кальмары, осьминоги, каракатицы), у которых головной ганглий стал единственным, а все остальные слились с ним, образовав мощную массу нервной ткани (головной мозг). Головной мозг защищен хрящевой капсулой, имеет множество (до 14) долей. Последние осуществляют связь с хорошо развитыми органами чувств и выполняют анализаторную (сенсорную) функцию. Нижележащие подглоточные доли, а также базальные доли надглоточного отдела замыкаются на различных мышцах и определяют моторную функцию. Задним долям мозга свойственны интегративные (ассоциативные) функции (дорзальный вертикальный комплекс) Функции головного мозга головоногих моллюсков и позвоночных животных совпадают. Дорзальный вертикальный комплекс по своим функциям и свойствам сходен с ассоциативной корой млекопитающих.

У ракообразных ЦНС имеет головные (надглоточные и подглоточные) ганглии и цепочку их в головогруди. У некоторых раков цепочка ганглиев сливается в один крупный узел, у паукообразных вместе с надглоточным ганглием она образует в головогруди сложноорганизованный мозг с большим количеством нервных клеток.

ЦНС позвоночных (хордовых) животных принципиально отличается от нервной системы высших беспозвоночных животных и не является продолжением ее эволюционного развития. По-видимому, хордовые животные происходят от низших беспозвоночных животных, нервная система которых была организована диффузно.

Развитие передних (головных) отделов ЦНС зависит, прежде всего, от развития сенсорных (анализаторных) и интегративных функций. Моторными функциями у низших позвоночных животных руководит задний отдел ЦНС (спинной мозг). Постепенно головной отдел берет на себя все функции (происходит цефализация функций). В дальнейшем происходит кортикализация функций, т. е. доминирование корковых структур в реализации как моторных, так и сенсорных, и, в особенности, интегративных и высших психических функций. Это отнюдь не означает полного замещения всех нижележащих структур. В комплексе с корой они образуют сложные мозговые системы, в которых главная роль может принадлежать неокортикальным структурам.

У амфибий происходит последующее изменение головного мозга. Резко увеличивается передний мозг, разделяющийся на собственно передний мозг, представленный двумя полушариями, и обонятельный мозг (с обонятельными луковицами, трактами и долями). Еще более четко отдифференцируется промежуточный мозг. В среднем мозге развивается двухолмие. Менее развит у амфибий задний мозг и особенно мозжечок, который представлен небольшим возвышением в передней части заднего мозга. Интегративные функции у амфибий осуществляются средним мозгом с участием промежуточного.

Новая кора, берет на себя основную часть функций (происходит кортикализация функций). За старой и древней корой сохраняются лишь обонятельные и висцеральные функции. У низших млекопитающих (насекомоядные, грызуны) представительство моторных и сенсорных функций в новой коре занимает всю ее поверхность, разные сенсорные зоны перекрывают друг друга. У высших млекопитающих постепенно уменьшается относительная площадь представительства как основных сенсорных (зрительной, слуховой, общей соматической чувствительности, вкусовой), так и моторных функций. Одновременно с уменьшением площади усложняется организация этих зон. Начиная с зайцеобразных, и далее у хищных, копытных и антропоидов, появляются и расширяются так называемые ассоциативные зоны (теменные, височные и лобные), связанные с выполнением высших интегративных и психических функций. Особенно развиты ассоциативные поля коры больших полушарий у человека.

Источник

Про смартфон — цены, обзоры и реальные отзывы покупателей

На сайте Pro-Smartfon найдёте отзывы и обзоры топовых смартфонов 2017 года. Всё о плюсах и минусах мобильных телефонов. Свежие фотографии, цены и реальные отзывы покупателей о лучших смартфонах

Есть ли мозги у бабочки

Бабочки относятся к членистоногим — самым высокоразвитым животным среди беспозвоночных. Свое название они получили за наличие членистых трубчатых конечностей. Другим характерным признаком является наружный скелет, образованный пластинками прочного полисахарида — хинина. У членистоногих вследствие развития прочной наружной оболочки и членистых конечностей появилась сложная система мышц, крепящихся изнутри к покровам. Все движения их частей тела и внутренних органов связаны с мышцами.

1- брюшко
2- грудь
3- голова с усиками
4- хоботок
5, 8, 9- передние, средние и задние ноги
6, 7- первая и вторая пара крыльев

Тело бабочек состоит из трех отделов: головы, груди и брюшка. Перепончатой короткой и мягкой шеей голова скреплена с грудью, состоящей из трёх неподвижно соединённых друг с другом сегментов. Места соединения не заметны. Каждый из сегментов несёт по паре членистых ног. На груди у бабочек имеется три пары ног. Передние лапки самцов нимфалид, сатиров голубянок недоразвиты; у самок они развиты сильнее, но при ходьбе также не используются и всегда прижаты к груди. У парусников и толстоголовок все ноги развиты нормально, а голени их передних ног снабжены лопастевидными образованиями, которые, как полагают, используются для чистки глаз и усиков. У бабочек ноги служат в основном для закрепления на определённом месте и только потом — для передвижения. У некоторых бабочек на ногах расположены вкусовые рецепторы: до того, как такая бабочка коснётся конечностью сладкого раствора, она не развернёт хоботок и к еде не приступит.

На голове расположены ротовой аппарат, усики и глаза. Ротовой аппарат сосущего типа — это нечленистый, в покое спирально завитой, длинный трубчатый хоботок. В его образовании принимают участие нижние челюсти и нижняя губа. Верхние челюсти у бабочек отсутствуют. Во время приема пищи бабочка расправляет длинный хоботок, погружая его в глубь цветка, и высасывает нектар. В качестве основного источника пищи взрослые чешуекрылые используют нектар, поэтому входят в число основных опылителей цветковых растений. У всех насекомых и у бабочек в том числе есть особый орган, называемый джонсовым, предназначенный для анализа тряски и звуковых колебаний. С помощью этого органа насекомые не только оценивают состояние физической среды, но и общаются между собой.

Бабочки имеют совершенную нервную систему и органы чувств, благодаря чему они прекрасно ориентируются в окружающей обстановке, быстро реагируют на сигналы опасности. Нервная система, как и у всех членистоногих, состоит из окологлоточного кольца и брюшной нервной цепочки. В голове в результате слияния скоплений нервных клеток образуется головной мозг. Эта система руководит всеми движениями бабочки, кроме таких непроизвольных функций, как циркуляция крови, пищеварение, дыхание. Исследователи полагают, что данные функции контролирует симпатическая нервная система.

1- органы выделения
2- средний отдел кишечника
3- зоб
4- сердце
5- передний отдел кишечника
6- толстый кишечник
7- половые органы
8- нервный узел
9- мозг

Кровеносная система, как у всех членистоногих, незамкнутая. Кровь непосредственно омывает внутренние органы и ткани, находясь в полости тела, передавая им питательные вещества и унося к органам выделения вредные продукты жизнедеятельности. Она не участвует в переносе кислорода и углекислого газа, то есть в дыхании. Ее движение обеспечивается работой сердца — продольной мускулистой трубки, расположенной в спинной части над кишечником. Сердце, ритмично пульсируя, гонит кровь в головной конец тела. Обратному току крови препятствуют клапаны сердца. Когда сердце расширяется, кровь поступает в него из задней части тела через его боковые отверстия, снабженные клапанами, которые не допускают обратного оттока крови. В полости тела, в отличие от сердца, кровь течет от переднего конца к заднему, а затем, попадая в сердце в результате его пульсации, снова направляется к голове.

Дыхательная система представляет собой густую сеть разветвленных внутренних трубочек — трахей, по которым воздух, попадая через наружные дыхальца, доставляется непосредственно ко всем внутренним органам и тканям.

Выделительная система — это пучок тонких трубочек, так называемых мальпигиевых сосудов, расположенных в полости тела. Они на вершинах замкнуты, а основаниями открываются в кишечник. Продукты обмена отфильтровываются всей поверхностью мальпигиевых сосудов, а потом внутри сосудов превращаются в кристаллы. Затем они попадают в полость кишечника и вместе с непереваренными остатками пищи выделяются из организма. Некоторые вредные вещества, особенно яды, накапливаются и изолируются в жировом теле.

Половая система самок состоит из двух яичников, в которых происходит образование яиц. Яичники, переходя в трубчатые яйцеводы, основаниями сливаются в единый непарный яйцевод, по которому зрелые яйца выводятся наружу. В половой системе самки имеется семяприемник — резервуар, куда поступают сперматозоиды самцов. Зрелые яйца могут оплодотворяться этими сперматозоидами. Органы размножения самца — это два семенника, переходящие в семяпроводы, которые объединяются в непарный семяизвергательный канал, служащий для выведения спермы.

Популярные новости

Ученые построили модель обонятельной системы бражника Manduca sexta. На небольшом количестве информации они смогли воспроизвести то, как насекомые обучаются в природе. При этом на обучение современных искусственных нейросетей требуется на порядки больше данных. Препринт с результатами работы опубликован на сервере arXiv.org.

Искусственные нейросети с глубоким обучением могут хорошо распознавать образы на основе представленных в обучающей выборке. Однако, несмотря на название, эти системы существенно отличаются от естественных нейросетей животных. Соответственно, многие процессы, в том числе и обучение, по-видимому, происходят в них совсем по-разному. Это различие подтверждает тот факт, что эффективность обучения живых организмов (например, насекомых) и искусственных структур сильно разнится.

В новой работе ученые построили компьютерную модель, которая воспроизводит структуру обработки обонятельной информации у бабочки. Она состоит из пяти модулей: 30 000 рецепторов, обонятельной доли мозга, грибовидного тела, бокового рога мозга и слоя внешних нейронов. Рецепторы считывают информацию о молекулах и передают сильно зашумленный сигнал. В обонятельной доле он усиливается. Считается, что клетки грибовидного тела хранят информацию о запахах. Боковой рог управляет нейронами в грибовидном теле. Внешние нейроны преобразуют сигнал в поведенческую команду, например, такую как «лететь направо».

Эта система во многом отличается от искусственных нейросетей. Например, обонятельная доля представляет информацию в пространстве низкой размерности, в то время как грибовидные тела пользуются многомерным пространством параметров. В то же время все слои искусственных нейросетей обычно пользуются информацией одинаковой размерности. Кроме того, у насекомых иная система вознаграждения. Если бабочка получает искомый сигнал, нейромедиатор октопамин массово выбрасывается по всей обонятельной доле и грибовидному телу. Без этой системы обонятельного обучения попросту не происходит. Меж тем, у искусственных нейросетей обучение обычно происходит посредством обратного распространения ошибки, то есть передачи информации в обоих направлениях, чего не происходит в природе.

Созданная авторами новой работы программа продемонстрировала все основные свойств обучения реальных насекомых, в частности, она преобразовывала зашумленный сигнал с рецепторов в однозначное указание действия на внешних нейронах. «Наша модель может надежно обучаться новым запахам и демонстрирует статистические свойства срабатывания нейронов, совпадающие с реальными», — говорят авторы статьи. Ученые надеются, что их работа позволит создать новые системы машинного обучения, способные обучаться на небольшом количестве примеров.

Насекомые — самые многочисленные животные нашей планеты, распространившиеся практически повсеместно. Порой, эти существа демонстрируют отнюдь не заурядные способности: одни обладают отличной памятью, другие без труда планируют эффективные маршруты, справляясь с логическими задачками не хуже людей. Но как им это удается? Есть ли у насекомых мозг? Об их строении и умственных талантах мы и поговорим.

Особенности насекомых

Насекомые — отдельный класс беспозвоночных членистоногих животных, освоивший все мыслимые и немыслимые экологические ниши. Они обитают в воде, могут передвигаться по воздуху и под землей и встречаются даже в Антарктиде.

Внешний вид и расцветка насекомых очень разнообразны, а их размеры колеблются от 0,2 миллиметров до 30-40 сантиметров. Их симметричное тело состоит из нескольких отделов и сверху покрыто кутикулой из хитина, защищающей его от повреждений. У всех насекомых только три пары ног, что отличает их от других членистоногих. Многие виды обладают крыльями. Но конструкция их сильно отличается от крыльев птиц, представляя собой тонкие пластины, пронизанные жилками, которые играют роль каркаса.

Умственные способности насекомых всегда были спорным вопросом. В древности им нередко приписывали человеческие черты и считали интеллектуалами животного мира. Века спустя все изменилось, и внимание ученых было приковано к млекопитающим. С развитием нейронаук и психологии ученые снова обратили свой взгляд к насекомым, разглядев в них потенциал к усвоению новой информации.

Есть ли у насекомых мозг?

В нашем восприятии насекомые часто воспринимаются как примитивные создания. По строению и поведению он, действительно, уступают человеку и другим млекопитающим. Однако на вопрос, есть ли у насекомых мозг, ответ будет положительным.

Их центральная нервная система представлена цепочкой нервных узлов ганглиев, которые соединены между собой одиночными или парными стволами нервных волокон. В передней части ЦНС находится мозг. Конечно, он совсем не похож на человеческий, и очень упрощен в сравнении с ним. Мозг насекомых состоит из трех ганглиев, сросшихся друг с другом. Каждый из них представляет один отдел:

Первые два отдела особенно важны для взаимодействия насекомых с окружающим миром и своими собратьями. Ученые отмечают, что протоцеребрум у видов с более сложным поведением развит лучше, а количество в нем грибовидных тел, отвечающих за выработку устойчивых ассоциаций, больше. Например, у пчелы около грибовидные тела занимают около 20% объема мозга, а у мухи дрозофилы только 2%.

Отдел дейтоцеребрум не менее полезен. Он отвечает не столько за умственные способности животных, сколько за их ориентацию в пространстве. Усики насекомых, которые контролирует этот отдел, являются органами чувств и выполняют множество функций одновременно. Они могут заменять зрительные, слуховые, осязательные, обонятельные рецепторы и чувствовать температуру воздуха.

Разум насекомых

Теперь, когда мы узнали, есть ли у насекомых мозг, давайте разберемся, на что он способен. Начнем с того, что его размеры невероятно малы. Весить он может всего один миллиграмм, и содержать около 100 миллионов нейронов. У человека же мозг весит 1,5-2 килограмма и содержит 100 миллиардов нейронов. Несмотря на это, насекомые могут выполнять довольно сложные действия и способны обучаться.

Большую роль в их жизни играют врожденные орнаменты поведения и реакции. По сравнению с млекопитающими, у них гораздо больше автоматизированных действий. Но еще в прошлом столетии ученые выяснили, что жизнь насекомых не состоит из одних только инстинктов и безусловных рефлексов, а включает накопленный индивидуальный опыт. В случае с коллективными насекомыми, опыт одной особи может передаваться «товарищам» при помощи научения. Так, у муравьев могут появляться свои безопасные тропки и места для выращивания тли, которые не изменяются годами.

Обучение

Интеллект насекомых позволяет им усваивать новую информацию и использовать ее для поисков пищи. Например, пчела отлично различает цвета и запоминает расположение объектов. По ним она и ориентируется, чтобы возвращаться по нескольку раз к цветку, в котором нашла много нектара. Кроме того, она запоминает и время, когда бутон был раскрыт.

Как показали недавние исследования, шмели тоже способны к обучению. В Лондонском университете их сумели научить закатывать мячик в обозначенное место для получения сладкого сиропа. После того как им несколько раз показали принцип действия, шмели легко запомнили и повторяли его.

Навигация

Насекомые отлично ориентируются в пространстве и могут без труда находить места, где бывали ранее. Медоносные пчелы и муравьи запоминают обстановку нужной им локации, а также объекты-маркеры по дороге к ней. В отличие от них, жуков-навозников не останавливает даже ночь. Для поиска нужного пути они полагаются на звезды, а именно на Млечный путь, который отчетливо видно в ясную погоду.

Шмели, относящиеся к семейству настоящих пчел, тоже прекрасно ориентируются. Помимо запоминания местности, они способны прокладывать к местам кормежки наиболее эффективные маршруты. Ученые утверждают, что решая задачку коммивояжера, они используют те же схемы и алгоритмы, которые используют и люди.

Источник