Science丨Cwyn Solvi/彭飞团队：熊蜂微型脑中的抽象节律认知

为什么一首熟悉的歌即使被改编得更快、更慢，甚至换了乐器和演奏方式，我们仍常常能一下子认出来它是“同一首歌”？

其中一个关键在于，我们往往记住的并不只是音符或停顿的绝对时长，而是它们之间的相对时间关系。这种能够学习任意时间序列、并在速度改变后依然识别其结构的能力，被称为灵活、抽象的节律感知。

长期以来，这种能力被认为主要见于人类，以及少数鸟类和哺乳动物。相比之下，在昆虫等微型脑动物中，是否也存在真正意义上的抽象节律表征，一直缺乏直接证据。

针对上述问题，2026年4月3日，南方医科大学CwynSolvi和彭飞团队合作开展研究，发现熊蜂不仅能够学习复杂的闪光节律模式，还能将这些模式泛化到新的速度，并在不同感觉通道之间实现迁移。相关成果以 Flexible, abstract rhythm perception in bumble bees 为题发表于 Science。

1.熊蜂能够学会辨别复杂视觉节律模式

Cwyn Solvi和彭飞团队采用了一套由Arduino微控制系统驱动的人工花装置，让不同“花朵”按照预设程序呈现不同的闪光模式。为了排除熊蜂依赖“某一下更长”、“闪得更多”之类简单线索的可能，研究者设计了两组经过平衡的不规则重复模式，分别给予奖励和惩罚。熊蜂若想成功辨别，必须利用更完整的时间结构，而不能依靠简单局部线索。结果显示，在无奖励测试中，熊蜂仍能选出先前与奖励相联系的节律模式，说明它们确实学会了复杂时间结构本身。

2.熊蜂的节律表征可以跨速度和跨模态迁移

真正的抽象节律感知，不只是学会某个固定模式，更关键的是在绝对时间改变后，仍能认出相同的相对结构。为此，研究团队进一步进行了速度泛化测试：熊蜂先学习两种连续重复的不规则闪光模式，随后在测试中面对一个新的、未训练过的速度。结果显示，无论是更快、更慢，还是中间速度，熊蜂都能识别出先前学习过的节律模式。这表明它们表征的并不是某个固定时长组合，而是其中的相对时间关系。 研究团队还设计了跨模态实验，以检验熊蜂记住的究竟是某种具体刺激，还是更抽象的时间结构。研究者先让熊蜂学习两种不同的振动节律模式，随后在无奖励测试中，将刺激切换为与之结构等价的视觉闪光节律。结果显示，熊蜂在视觉测试中依然能作出正确判断。也就是说，它们能够把在振动通道中学到的节律规律迁移到视觉判断中。这提示熊蜂形成的可能是一种不依赖单一感觉通道的抽象时间结构表征。

3.微型脑中的抽象节律表征

从学习不规则闪光序列，到跨速度泛化，再到跨模态迁移，熊蜂展现出的并不是简单的刺激—反应，而是对时间关系与结构模式的灵活利用。这些发现提示，对复杂时间模式的表征与泛化，并不一定依赖发声学习能力，也不一定依赖更大的脑，而可能是动物智能的一个基本特性，或建立在一些更基本的计算原则之上，并能够从相对简单的神经架构中涌现出来。

南方医科大学博士生曾梓杰为本文第一作者，Cwyn Solvi和彭飞为本文的共同通讯作者。

science.org/doi/10.1126/science.adz2894

制版人： 十一

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