In a study that challenges current ideas about the insect brain, researchers have found that honey bees on cocaine tend to exaggerate. Normally, foraging honey bees alert their comrades to potential food sources only when they've found high quality nectar or pollen, and only when the hive is in need. They do this by performing a dance, called a 'round' or 'waggle' dance, on a specialised 'dance floor' in the hive. The dance gives specific instructions that help the other bees find the food.

Foraging honey bees on cocaine are more likely to dance, regardless of the quality of the food they've found or the status of the hive, the authors of the study report.

The findings, detailed this month in the Journal of Experimental Biology, shed new light on the famous honey bee dance language, said University of Illinois entomology and neuroscience professor Gene Robinson, who led the study. The research also supports the idea that in certain circumstances, honey bees, like humans, are motivated by feelings of reward.

'The honey bee dance is this incredibly complex set of activities, ' Robinson said. 'It's a very integrated communication system, very elaborate and very elegant, one of the seven wonders of the animal behaviour world.'

The dance is also an important tool for understanding social behaviour in animals - in particular altruism, the 'social glue' in all societies, including our own, he said.

Robinson's interest in the waggle dance led him to study octopamine, a neurochemical known to be important to insect behaviour - particularly in regard to movement and eating.

'A variety of solitary insects respond to treatment with octopamine by eating more, ' he said. Honey bees don't eat more when treated with octopamine, but accept a lower quality of food. This fact led Robinson to wonder whether octopamine also influenced the waggle dance, a behaviour unique to foraging honey bees. In an earlier study, Robinson found that foragers have higher levels of octopamine in the brain than all other bees in the hive.

In a study published in 2007, Robinson and his colleagues reported that treatment with octopamine caused foraging honey bees to dance more often. This indicated that octopamine played a role in honey bee dance behaviour. It also suggested a framework for understanding the evolution of altruistic behaviour, Robinson said.

'The idea behind that study was that maybe this mechanism that structures selfish behaviour - eating - was co-opted during social evolution to structure social behaviour - that is, altruistic behaviour, ' he said. 'So if you're selfish and you're jacked up on octopamine, you eat more, but if you're altruistic you don't eat more but you tell others about it so they can also eat.'

But it was not even known if insects have a bona fide reward system. That question led the researchers to study the effects of cocaine on honey bee behaviour. Cocaine - a chemical used by the coca plant to defend itself from leaf-eating insects - interferes with octopamine transit in insect brains and has undeniable effects on reward systems in mammals, including humans. It does this by influencing the chemically related dopamine system.

Dopamine plays a role in the human ability to predict and respond to pleasure or reward. It is also important to motor function and modulates many other functions, including cognition, sleep, mood, attention and learning.

One aspect of reward in the human brain involves altruistic behaviour, Robinson said. Thinking about or performing an altruistic act has been found to excite the pleasure centres of the human brain.

'There are various lines of thought that indicate that one way of structuring society is to have altruistic behaviour be pleasurable, ' he said.

Because cocaine causes honey bees to dance more - an altruistic behaviour - the researchers believe their results support the idea that there is a reward system in the insect brain, something that has never before been shown.

To determine whether the cocaine was merely causing the bees to move more or to dance at inappropriate times or places, the researchers conducted a second set of experiments. These tests showed that non-foraging honey bees don't dance, even when exposed to cocaine. They showed that foragers on cocaine do not move more than other bees (except when dancing), and that they do not dance at inappropriate times or in locations other than the dance floor.

The researchers also found that the bees on cocaine do not dance every time they go on a foraging excursion. And, most important, their dances are not distorted.

'It's not like they're gyrating wildly on the dance floor out of control, ' Robinson said. 'This is a patterned response. It gives distance information, location information. That information is intact.'

In a final experiment that also shows parallels to human behaviour, the researchers found that honey bees on cocaine experience withdrawal symptoms when the drug is withheld.

'This study provides strong support for the idea that bees have a reward system, that it's been co-opted and it's now involved in a social behaviour, which motivates them to tell their hive mates about the food that they've found, ' Robinson said.

The findings also indicate that honey bees will make good subjects for substance-abuse research, he said.

VERSIONE ITALIANA

In uno studio sul funzionamento dei cervelli degli insetti, i ricercatori hanno scoperto che se si mette della cocaina sul miele delle api queste tendono a "agitarsi" di più. Normalmente, si approvvigionano da potenziali fonti di cibo solo quando hanno trovato il nettare di alta qualità o il polline, e solo quando l'alveare è nel bisogno. Lo fanno eseguendo una danza, chiamato 'rotonda' o 'waggle' danza, utilizzando degli elementi del gruppo che sono specializzati 'ballare' .

La danza dà istruzioni specifiche che aiutano le altre api trovare il cibo.

Inserendo della cocaina nel cibo di queste api si è visto che prendono a danzare con un ritmo maggiore, indipendentemente dalla qualità del cibo che abbiamo trovato o lo status di alveare, gli autori dello studio relazione.

I risultati dettagliati di questo mese nel Journal of Experimental Biology, gettano una nuova luce sulla famosa danza - miele delle api, ha detto il professore Gene Robinson della University of Illinois entomologia e neuroscienze, che ha guidato lo studio. La ricerca inoltre sostiene l'idea che, in talune circostanze, il miele delle api, come l'uomo, sono mossi da sentimenti di ricompensa.

'La danza delle api il miele comporta una serie estremamente complessa di attività, ' ha detto Robinson. 'E' un sistema integrato di comunicazione, molto elaborato e molto elegante, una delle sette meraviglie del mondo il comportamento degli animali. '

La danza è anche un importante strumento per comprendere il comportamento sociale degli animali - in particolare, l'altruismo, il 'collante sociale' in tutte le società, inclusa la nostra, ha detto.

L' interesse di Robinson per la danza-waggle lo ha portato a studiare le octopamine, dei neurochimici note per essere importanti per il comportamento di insetto - particolarmente in materia della circolazione e del mangiare.

'Una varietà di insetti solitari rispondono al trattamento con octopamine mangiando di più, ' ha detto. Il miele delle api non viene mangiato più quando son trattati con octopamine, ma alcuni individui sono portati ad accettare una minore qualità dei prodotti alimentari. Questo fatto ha portato a chiedersi se le octopamine possono influenzare anche la waggle-danza.

In uno studio pubblicato nel 2007, Robinson e i suoi colleghi hanno riferito che il trattamento con octopamine portano le Api a ballare più spesso. Essa ha inoltre proposto un quadro di riferimento per comprendere l'evoluzione del comportamento altruistico, ha detto Robinson.

'L'idea alla base di tale studio è che forse questo meccanismo che le strutture comportamento egoistico - mangiare - è stato cooptato nel corso di evoluzione sociale, la struttura sociale del comportamento - che è il comportamento altruistico, ' ha detto. 'Quindi, se sei egoista e sei "imbottito" di octopamine, tendi a mangiare di più, ma se siete altruistico non mangi di più ma sei stimolato a convincere le altre persone del tuo gruppo a mangiare di più.'

Ma non era ancora noto se gli insetti hanno un sistema di ricompensa "altruistica". Tale questione ha portato i ricercatori a studiare gli effetti della cocaina sul comportamento delle api . La Cocaina - un prodotto chimico utilizzato dalla pianta della coca di difendersi da insetti che ne mangiano le foglie - octopamine interferisce con il transito in insetto cervello e ha innegabili effetti sui sistemi di ricompensa nei mammiferi, compreso l'uomo. A tal fine, si è dimostrato che sono sono chimicamente correlati .

La Dopamina svolge un ruolo importante nella capacità umana di prevedere e di rispondere a piacere o ricompensa. È inoltre importante nella funzione motoria e modula molte altre funzioni, compresa la cognizione, il sonno, l'umore, l'attenzione e l'apprendimento.

Un aspetto di una ricompensa nel cervello umano implica un comportamento altruistico, ha detto Robinson. Pensando o eseguendo un atto altruistico è stato trovato il piacere di eccitare i centri del cervello umano.

'Ci sono varie linee di pensiero che indicano che un modo di strutturazione della società è quella di avere un comportamento altruistico essere piacevole, ' ha detto.

Dato che la cocaina provoca api a ballare di più - un comportamento altruistico - i ricercatori credono loro risultati sostenere l'idea che vi è un sistema di ricompensa del cervello di insetto, qualcosa che non è mai stato dimostrato.

Per determinare se la cocaina provoca solamente il desiderio alle api di muoversi più o di danzare, i ricercatori hanno effettuato una seconda serie di esperimenti. Queste prove hanno dimostrato che senza mangiare le api non danzano, anche se esposti a cocaina. Essi hanno dimostrato che anche notrendole con percentuali di cocaina non si muovono più di altre api (tranne quando la danza), e che non danza a volte inadeguata o in luoghi diversi dal luogo preposto a questo scopo.

Ha detto Robinson. 'Questa è una risposta modellata. Essa fornisce informazioni a distanza, informazioni sulla posizione. Tale informazione è intatta. '

In un ultimo esperimento che mostra anche i paralleli col comportamento umano, i ricercatori hanno scoperto che le api che assumono cocaina col miele manifestano gli stessi sintomi di astinenza dell'uomo quando il farmaco viene sospeso.

'Questo studio fornisce un forte sostegno per l'idea che le api hanno un sistema di ricompensa, che è stato cooptato in un comportamento sociale, che li anima a raccontare ai loro compagni di alveare sul cibo che hanno trovato, ' Robinson detto.

I risultati indicano anche che le api produttrici di miele saranno degli ottimi soggetti per ulteriori ricerche.