Science丨Cwyn Solvi/彭飛團隊：熊蜂微型腦中的抽象節律認知

為什么一首熟悉的歌即使被改編得更快、更慢，甚至換了樂器和演奏方式，我們仍常常能一下子認出來它是“同一首歌”？

其中一個關鍵在于，我們往往記住的并不只是音符或停頓的絕對時長，而是它們之間的相對時間關系。這種能夠學習任意時間序列、并在速度改變后依然識別其結構的能力，被稱為靈活、抽象的節律感知。

長期以來，這種能力被認為主要見于人類，以及少數鳥類和哺乳動物。相比之下，在昆蟲等微型腦動物中，是否也存在真正意義上的抽象節律表征，一直缺乏直接證據。

針對上述問題，2026年4月3日，南方醫科大學CwynSolvi和彭飛團隊合作開展研究，發現熊蜂不僅能夠學習復雜的閃光節律模式，還能將這些模式泛化到新的速度，并在不同感覺通道之間實現遷移。相關成果以 Flexible, abstract rhythm perception in bumble bees 為題發表于 Science。

1.熊蜂能夠學會辨別復雜視覺節律模式

Cwyn Solvi和彭飛團隊采用了一套由Arduino微控制系統驅動的人工花裝置，讓不同“花朵”按照預設程序呈現不同的閃光模式。為了排除熊蜂依賴“某一下更長”、“閃得更多”之類簡單線索的可能，研究者設計了兩組經過平衡的不規則重復模式，分別給予獎勵和懲罰。熊蜂若想成功辨別，必須利用更完整的時間結構，而不能依靠簡單局部線索。結果顯示，在無獎勵測試中，熊蜂仍能選出先前與獎勵相聯系的節律模式，說明它們確實學會了復雜時間結構本身。

2.熊蜂的節律表征可以跨速度和跨模態遷移

真正的抽象節律感知，不只是學會某個固定模式，更關鍵的是在絕對時間改變后，仍能認出相同的相對結構。為此，研究團隊進一步進行了速度泛化測試：熊蜂先學習兩種連續重復的不規則閃光模式，隨后在測試中面對一個新的、未訓練過的速度。結果顯示，無論是更快、更慢，還是中間速度，熊蜂都能識別出先前學習過的節律模式。這表明它們表征的并不是某個固定時長組合，而是其中的相對時間關系。 研究團隊還設計了跨模態實驗，以檢驗熊蜂記住的究竟是某種具體刺激，還是更抽象的時間結構。研究者先讓熊蜂學習兩種不同的振動節律模式，隨后在無獎勵測試中，將刺激切換為與之結構等價的視覺閃光節律。結果顯示，熊蜂在視覺測試中依然能作出正確判斷。也就是說，它們能夠把在振動通道中學到的節律規律遷移到視覺判斷中。這提示熊蜂形成的可能是一種不依賴單一感覺通道的抽象時間結構表征。

3.微型腦中的抽象節律表征

從學習不規則閃光序列，到跨速度泛化，再到跨模態遷移，熊蜂展現出的并不是簡單的刺激—反應，而是對時間關系與結構模式的靈活利用。這些發現提示，對復雜時間模式的表征與泛化，并不一定依賴發聲學習能力，也不一定依賴更大的腦，而可能是動物智能的一個基本特性，或建立在一些更基本的計算原則之上，并能夠從相對簡單的神經架構中涌現出來。

南方醫科大學博士生曾梓杰為本文第一作者，Cwyn Solvi和彭飛為本文的共同通訊作者。

science.org/doi/10.1126/science.adz2894

制版人： 十一

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