Hirnstruktur und Lernkapazitäten variieren mit der Erfahrung, aber die Verbindung zwischen ihnen ist unklar. Wissenschaftler wählten die Honigbiene für Untersuchungen, ob eine erfahrungsabhängige Variabilität der Lernleistung durch Neuroplastizität bei der Nahrungssuche von Arbeiterinnen erklärt werden kann.

Honigbienen starten ihr Leben nach dem Erwachsenwerden, indem sie zuerst innerhalb des Bienenstocks arbeiten. Erst im letzten Lebensabschnitt brechen sie zur Nahrungssuche auf. Dabei sind sie einer vollständig neuen Umgebung ausgesetzt. Erstmals müssen sie über große Strecken räumlich navigieren und profitable Nektar- und Pollenquellen in einer sich ständig verändernden Umwelt ausmachen.

Sie beginnen das Leben außerhalb des Stocks mit einer Reihe von Orientierungsflügen, bei denen sie den Standort des Bienenstocks erlernen. Diese Verhaltensänderungen werden begleitet von Veränderungen in den Pilzkörpern des Bienenhirns, die für bestimmte Lernaufgaben benötigt werden. Sammelbienen besitzen größere Pilzkörper als Ammenbienen, die nur innerhalb des Bienenstocks arbeiten; die Pilzkörper vergrößern sich mit zusätzlicher Futtersuche.

In der aktuellen Studie untersuchten die Wissenschaftler, wie die erfahrungsabhängigen Veränderungen in der Pilzkörper-Mikrostruktur von Honigbienen mit der Leistung einer kognitiven Aufgabe korrelieren.
Die Bienen lernen zuerst, auf einen Geruch A, der mit einer Belohnung einherging, und nicht auf einen nicht belohnten Geruch B zu reagieren (A+ B-). In einer zweiten Phase lernen sie die umgekehrte Variante von Belohnung und Nicht-Belohnung (A- B+). Die Lösung dieser Aufgabe erfordert eine besondere Flexibilität des gelernten Verhaltens. Und die Lösung einer entsprechenden Aufgabe wird voraussichtlich für Sammelbienen von besonderer Bedeutung sein, da sie etwa Geruchsstoffe von Blüten in unterschiedlicher Ausprägung als Indikatoren für Nahrung auswerten müssen, da die Nektarproduktion von Blüten zeitlich stark variieren kann.

Im Ergebnis der Versuche zeigte sich eine klare Beziehung zwischen erfahrungsabhängigen Veränderungen der synaptischen Boutonzahl in den Pilzkörpern und einer erhöhten Umkehrlernleistung zu Beginn der Nahrungssuche als auch einem Rückgang der Umkehrlernleistung bei erfahreneren Sammelbienen.

Die Forscher vermuten, dass diese Prinzipien für Gehirn und Verhaltensplastizität bei allen Tieren ähnlich funktionieren.