Les bourdons savent apprendre à lire un « code Morse

Une étude publiée dans Biology Letters montre que les bourdons peuvent être entraînés à différencier les flashs lumineux longs des flashs courts.

Des chercheurs de l’université Queen Mary de Londres ont démontré pour la première fois qu’un insecte, le bourdon Bombus terrestris, peut décider où chercher sa nourriture en fonction de la durée des signaux visuels.

En code Morse, un flash de courte durée ou « point » correspond à la lettre « E » et un flash de longue durée ou « trait » correspond à la lettre « T ». Jusqu’à présent, la capacité à distinguer les « points » des « traits » n’avait été observée que chez les humains et d’autres vertébrés tels que les macaques ou les pigeons.

Alex Davidson, doctorant, et sa directrice de thèse, Elisabetta Versace, maître de conférences en psychologie à Queen Mary, ont dirigé une équipe qui a étudié cette capacité chez les abeilles. Ils ont construit un labyrinthe spécial pour entraîner des abeilles individuelles à trouver une récompense sucrée dans l’un des deux cercles clignotants, affichés avec une durée de clignotement longue ou courte. Par exemple, lorsque le flash court, ou « point », était associé au sucre, le flash long, ou « trait », était associé à une substance amère que les abeilles n’aiment pas.

Appareillage expérimental. À droite se trouve le nichoir en bois où vivent les abeilles. Il est relié par des tunnels en acrylique à la chambre d’observation en haut de l’image et aux trois compartiments expérimentaux à gauche. Les abeilles se nourrissent dans la chambre d’observation et celles qui étaient motivées à se nourrir (butineuses actives) ont été choisies pour les expériences. Les compartiments expérimentaux sont les endroits où les abeilles ont été exposées aux stimuli et aux solutions (sucre ou quinine amère pendant l’entraînement et eau pendant le test). Crédit : Alex Davidson – QMUL

Dans chaque pièce du labyrinthe, la position des stimuli « point » et « trait » était modifiée, afin que les abeilles ne puissent pas se fier à des repères spatiaux pour orienter leurs choix. Une fois que les abeilles avaient appris à se diriger directement vers le cercle clignotant associé au sucre, elles ont été testées avec des lumières clignotantes mais sans sucre, afin de vérifier si leurs choix étaient motivés par la lumière clignotante plutôt que par des repères olfactifs ou visuels présents dans le sucre.

Il était clair que les abeilles avaient appris à distinguer les lumières en fonction de leur durée, car la plupart d’entre elles se dirigeaient directement vers la durée de clignotement « correcte » précédemment associée au sucre, indépendamment de l’emplacement spatial du stimulus.

Alex Davidson a déclaré : « Nous voulions savoir si les bourdons pouvaient apprendre à faire la différence entre ces différentes durées, et c’était tellement excitant de les voir y parvenir ».

« Étant donné que les abeilles ne rencontrent pas de stimuli clignotants dans leur environnement naturel, il est remarquable qu’elles aient réussi cette tâche. Le fait qu’elles aient pu suivre la durée des stimuli visuels pourrait suggérer une extension de la capacité de traitement du temps qui a évolué à des fins différentes, telles que le suivi des mouvements dans l’espace ou la communication ».

« Alternativement, cette capacité surprenante à encoder et à traiter la durée du temps pourrait être une composante fondamentale du système nerveux qui est intrinsèque aux propriétés des neurones. Seules des recherches supplémentaires permettront de répondre à cette question. »

Les mécanismes neuronaux impliqués dans la capacité à suivre le temps pour ces durées restent largement inconnus, car les mécanismes découverts pour s’adapter au cycle de la lumière du jour (rythmes circadiens) et aux changements saisonniers sont trop lents pour expliquer la capacité à différencier un « trait » et un « point » de durée différente.

G : Modèle 3D de l'appareil expérimental. Une abeille effectue un essai expérimental. Son parcours depuis la ruche est tracé en rouge à travers des portes en plastique amovibles. Dans le premier compartiment expérimental, les stimuli sont affichés sur le moniteur et des puces en plastique contiennent la solution associée (sucre ou quinine amère pendant l'entraînement et eau pendant le test). La première tentative d'alimentation à partir d'une des puces est enregistrée comme un choix de stimulus. L'abeille passera aux deux compartiments suivants pour les essais suivants, de sorte que chaque session de butinage comprendra trois essais. D : Stimuli. Les stimuli sont des cercles jaunes, comme indiqué à gauche de l'image, qui clignotent pendant des durées variables. Un schéma des états activé (pics) et désactivé (creux) des deux stimuli est présenté. Cette représentation est tirée de la deuxième expérience dans laquelle la quantité totale de lumière était égale sur un cycle de cinq secondes (2,5 secondes à l'état activé pour chaque stimulus). — G : Modèle 3D de l’appareil expérimental. Une abeille effectue un essai expérimental. Son parcours depuis la ruche est tracé en rouge à travers des portes en plastique amovibles. Dans le premier compartiment expérimental, les stimuli sont affichés sur le moniteur et des puces en plastique contiennent la solution associée (sucre ou quinine amère pendant l’entraînement et eau pendant le test). La première tentative d’alimentation à partir d’une des puces est enregistrée comme un choix de stimulus. L’abeille passera aux deux compartiments suivants pour les essais suivants, de sorte que chaque session de butinage comprendra trois essais. D : Stimuli. Les stimuli sont des cercles jaunes, comme indiqué à gauche de l’image, qui clignotent pendant des durées variables. Un schéma des états activé (pics) et désactivé (creux) des deux stimuli est présenté. Cette représentation est tirée de la deuxième expérience dans laquelle la quantité totale de lumière était égale sur un cycle de cinq secondes (2,5 secondes à l’état activé pour chaque stimulus). Crédit : Alex Davidson, Queen Mary University of London

Diverses théories ont été avancées, suggérant la présence d’une ou plusieurs horloges internes. Maintenant que la capacité à différencier les durées des clignotements lumineux a été découverte chez les insectes, les chercheurs pourront tester différents modèles dans ces « cerveaux miniatures » de moins d’un millimètre cube.

Elisabetta Versace a poursuivi : « De nombreux comportements animaux complexes, tels que la navigation et la communication, dépendent des capacités de traitement du temps. Il sera important d’utiliser une approche comparative large entre différentes espèces, y compris les insectes, afin de mieux comprendre l’évolution de ces capacités. Le traitement des durées chez les insectes est la preuve d’une solution complexe utilisant un substrat neuronal minimal. Cela a des implications pour les traits cognitifs complexes dans les réseaux neuronaux artificiels, qui devraient chercher à être aussi efficaces que possible pour être évolutifs, en s’inspirant de l’intelligence biologique. »

Article : « Duration discrimination in the bumblebee Bombus terrestris » – DOI : 10.1098/rsbl.2025.0440

Source : QMUL

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