Hur kan ett bi flyga rakt hem mitt i natten efter en komplicerad väg genom tjock vegetation på jakt efter mat? För första gången, forskare har kunnat visa vad som händer i biets hjärna.

Bin och många andra djur använder det som kallas optiskt flöde för att avgöra hur snabbt de går och hur långt de har rört sig genom sin miljö. När man ignorerar alla andra sinnen, det gör att de upplever sin omgivning som rör sig mot dem medan de själva ser ut att stå stilla.

Tills nu, forskare har inte vetat vad som faktiskt händer i hjärnan på ett bi när det hittar tillbaka till bikupan efter att ha flugit runt och letat efter mat.

Studien, involverar nattliga regnskogsbin, identifierar vilka nervceller i hjärnan som tillåter biet att mäta hastighet och tillryggalagd sträcka. Den identifierar också nervcellerna som använder polariserat ljus för att bestämma biets kompassriktning.

"Vi visar hur "hastighetsneuroner" och "riktningsneuroner" fungerar separat, men också hur de sannolikt samarbetar för att skapa ett minne som biet använder för att flyga direkt hem efter sina nattliga rundturer i regnskogen, " förklarar Stanley Heinze, biolog vid Lunds universitet.

Vilka bin och många andra djur, inklusive människor, kan göra är att integrera och sammanställa alla delar av sin födosöksresa för att hitta den direkta vägen hem. Detta kan göras utan att använda landmärken och andra detaljer i terrängen, till skillnad från vad vi intuitivt refererar till när vi tänker på vår riktningskänsla.

I en laboratoriemiljö, forskarna placerade elektroder i enskilda nervceller i binas hjärnor när de genomförde virtuella flygningar, simulerar deras upplevelse av att leta efter mat i regnskogen. Resultaten, kompletterat med mikroskopiska studier av de registrerade nervcellerna, användes i en beräkningsmodell av biets hjärna.

"Vi byggde sedan en robot och testade vår modell i verkligheten. Vi skickade ut den på en slumpmässig rutt och modellen av biets navigationssystem som vi implementerade i roboten gjorde att den kunde hitta den direkta vägen tillbaka till sin startpunkt, säger Stanley Heinze.

Han är fascinerad av det faktum att dessa insekter, vars hjärnor är ungefär lika stora som ett riskorn och har 100 000 gånger färre neuroner än mänskliga hjärnor, registrera sina invecklade rutter, ofta flera kilometer långa, och sedan har inga problem att flyga den mest direkta vägen hem igen, en uppgift som vi människor bara kan bemästra med hjälp av GPS-enheter, trots våra enorma hjärnor.

Att bin har denna förmåga kan till och med visa sig ha en existentiell betydelse för mänskligheten, enligt Stanley Heinze.

"Trots allt, vi vet att bekämpningsmedel är skadliga för binas riktning, vilket gör att färre av dem kommer att kunna återvända till sin kupa efter att ha pollinerat växter i våra moderna jordbrukslandskap. Under tiden, majoriteten av livsmedelsproduktionen i världen är beroende av bin som pollinerar växter. Att förstå detaljerna i biets interna navigationssystem kan därför visa sig vara avgörande när man försöker utforma strategier för att undvika att störa dem, säger Stanley Heinze.