Un equipo do Centro de Estudos Avanzados de Blanes (CEAB-CSIC) analizou o comportamento, tanto individual como colectivo, das formigas Aphaenogaster senilis. Para iso, os investigadores deseñaron unha estrutura labiríntica, con patrón de panal e gravación de alta resolución, na que observaron como as formigas mostraban dous patróns de movemento ligados á obtención de alimentos: exploración de novas fontes de alimentos e recollida dos recursos descubertos.
Os resultados publicados mostran que a eficiencia da colonia para coordinarse baséase nos patróns mencionados, que configuran un ‘cerebro líquido’ no que cada formiga actúa como unha neurona. As formigas analizadas no estudo, propias da rexión mediterránea, non se comunican principalmente con feromonas, deixando rastros de cheiro que outras seguen, senón que utilizan o movemento e o contacto directo a través das antenas. Ademais, contan cun número reducido de formigas dedicadas a buscar comida, o que complica a súa comunicación.
Este patrón fainas especialmente interesantes para descifrar os mecanismos concretos que lles permiten funcionar coma se fosen un único organismo, cun só cerebro.
Replicación do hábitat
Para estudar como conseguen cooperar con tanta eficiencia, o equipo deseñou un espazo específico, de maior tamaño que as estruturas utilizadas en estudos anteriores, que permitiu replicar as condicións do hábitat natural. Nesta nova contorna, os investigadores observaron e rexistraron os comportamentos e, máis concretamente, os movementos de centos de formigas, especialmente en relación coa procura e explotación de alimento. Para iso, depositaron comida en distintos puntos da estrutura e rexistraron como actuaba e movíase cada formiga, como se transmitían a información entre elas e como estas cuestións afectaban á eficiencia da colonia.
Como resultado, o estudo presenta evidencias empíricas clave para comprender o funcionamento do ‘cerebro líquido’ das formigas, unha intelixencia sen “centro de mando”. Esta coordinación grupal baséase na diversidade dos movementos individuais e a capacidade de cambiar a proporción destes segundo as condicións do medio, o que resulta esencial para que a colonia sexa eficiente. Ademais, a investigación estableceu un criterio obxectivo para distinguir de forma inequívoca e cuantificar con precisión os movementos asociados aos dous roles que se coñecen en relación á obtención de alimentos: o de exploración e descubrimento de novas fontes (formigas exploradoras) e o de explotación e recollida do recurso unha vez atopado (formigas recolectoras).
Exploradores e recolectores
A partir dos datos rexistrados, os investigadores utilizaron un modelo neuronal no que as formigas se activan segundo a frecuencia de contacto con outros exemplares próximos e móvense de forma heteroxénea, reproducindo os patróns observados a nivel individual e colectivo.
Este modelo permitiu entender e demostrar que a porcentaxe de individuos dentro de cada rol dá lugar a conectividades e dinámicas de recolección de alimentos moi distintas, modulando a eficiencia da colonia. O estudo suxire que esta especie podería variar a proporción de exploradoras e recolectoras para equilibrar de forma moi flexible o compromiso inherente entre explorar e explotar os recursos segundo as condicións, sendo esta variación un elemento adaptativo fundamental para o éxito da colonia.
Comportamento autónomo e movemento heteroxéneo
“A clave para ter máis ou menos éxito na obtención de recursos é axustar a mestura dun e outro rol: o comportamento individual autónomo e, sobre todo, o movemento heteroxéneo é o que permite unha cooperación dinámica e adaptativa en función do que sucede na contorna”, detalla Pol Fernández-López, investigador do CEAB-CSIC e primeiro autor do estudo. Ademais, explica que con diferentes proporcións de movemento, as colonias de formigas logran optimizar a exploración (a procura de novos recursos) e a explotación (o aproveitamento dos xa atopados) sen que ningún individuo teña a visión global do que hai que facer.
O tamén investigador do CEAB-CSIC e coautor do estudo, Frederic Bartumeus, engade: “Cada formiga actúa como unha neurona que se activa de forma intermitente en función do contacto coas súas veciñas. Non hai un xefe, alguén que dirixa, senón que a coordinación e a intelixencia xorden das conexións entre elas; unhas conexións que son cambiantes, pero que á vez teñen unha estrutura no espazo e o tempo”. Aclara tamén que esta conectividade é unha propiedade emerxente, estruturada e dinámica, que depende dos patróns de movemento subxacentes de exploradoras e recolectoras, e da activación a partir da integración da información das súas veciñas.
Futuras aplicacións da intelixencia colectiva
Así, este estudo demostrou que nos sistemas cognitivos líquidos ou diluídos, como as sociedades de insectos ou, tamén, o sistema inmunitario, o movemento é clave para manterse conectado e coordinado. No caso das formigas, concretamente, os dous patróns de movementos observados desempeñan un papel clave en como se transmite a información entre os diferentes exemplares e na rapidez coa que atopan e explotan novas fontes de alimento.
O estudo achega nova e valiosa información no ámbito do comportamento colectivo de insectos sociais e na comprensión da intelixencia colectiva descentralizada. Este coñecemento científico podería aplicarse máis aló da bioloxía e a ecoloxía, en sistemas robóticos multiaxente ou algoritmos de optimización de procura en internet.
Referencia: Foraging ants as liquid brains: Movement heterogeneity shapes collective efficiency (Publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences)
