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学习能力广泛存在于动物界中，昆虫也不例外。例如，昆虫的觅食行为不完全都是出自本能，它们也需要通过学习辨别食物的气味。美国科学家利用一种气味加糖水（烟草天蛾的食物）以及另一种气味而无糖水，来训练烟草天蛾寻觅特定气味。他们将微电极植入烟草天蛾的大脑对其在训练前、训练中及训练后的神经细胞活动和进食行为进行监测，发现它们的神经系统发生了剧烈的重组活动，从而将气味进行编码处理以便于大脑理解，表明烟草天蛾能够学会辨别代表食物和非食物的气味。
昆虫的学习行为是比先天性行为更高级的一种行为，是它们不断适应多变环境、得以更好地生存和繁衍的重要保证。学习能力越强，越能适应复杂的环境。科学家已经证实，不同类群的昆虫其学习能力的大小是有区别的：昆虫越低等，学习能力也就越差；社会性昆虫的学习能力比独栖性昆虫强，如蜜蜂和蚂蚁的学习能力较强，行为也较复杂。
另外，同种昆虫在不同发育阶段的学习能力差异也很大，并且各种昆虫都有一定的学习临界期限。对于寄生于寄主不同发育阶段的寄生蜂来说，幼虫寄生蜂在寄主搜索过程中需要感觉的信号类别多、变异大，需要决策的步骤也较多，故学习能力最强，尤其是对植物气味的学习；蛹寄生蜂则次之，而且主要是对寄主气味的学习；而卵寄生蜂的学习能力最弱。
印记是昆虫学习行为的一个特例，只在其生命早期的一个被称为“关键期”的短暂时间内发生。在关键期内，昆虫如果获得了对某种显著刺激的记忆，例如寄主植物的味道，巢穴的气味等，这种记忆就可以终生保留，并在需要的时候被重新唤起。如果蝇在含有苹果提取物的人工饲料中饲养，则雌成虫在寻找产卵地点时就会对苹果表现出极强的偏好。
联系学习是昆虫学习的一个主要类型。例如，黑芥子苷对菜粉蝶产卵具有刺激作用，可用黑芥子苷的刺激使其在不同颜色的纸上产卵，一旦产卵后，它就特别喜欢在此种颜色的纸上产卵，甚至在黑芥子苷不存在时，也趋向在此种颜色的纸上产卵。因此，这种中立的刺激（颜色）就同有意义的刺激（黑芥子苷）联系起来了。在自然界，智利小植绥螨可以把寄主植物化学信号与猎物联系起来，提高其捕食效果；一种捕食性的花蝽成虫可以4梨木虱取食诱导的挥发物与猎物出现联系起来，而在室内饲养没有接越到该挥发物的花蝽在嗅觉测定中不显示偏好性：七星瓢虫也可以把气味和颜色的组合与猎物蚜虫联系起来，提高其搜索和捕食效率。
