Cognizione collettiva nelle formiche aumentata dalla coscienza individuale
Gli insiemi biologici che prendono decisioni collettive ci affascinano da tempo: i banchi di pesci, gli stormi di uccelli, persino il sistema immunitario. Quali sono i canali di comunicazione? Come vengono assegnate le azioni agli individui? Queste domande sono impegnative perché, come spiega Ofer Feinerman: «I nostri cervelli non sono predisposti per vedere contemporaneamente i piccoli dettagli e i risultati su larga scala di un sistema cognitivo distribuito così complesso». Per approfondire queste domande, Feinerman ha creato il progetto ANTSolve, con il sostegno del Consiglio europeo della ricerca, che ha cercato di affrontare uno degli ostacoli a una migliore comprensione di questi fenomeni, la rarità di dati empirici completi e multiscala di questi sistemi complessi. «Volevamo confrontare i risultati dei singoli con quelli di un gruppo per stabilire se la cognizione collettiva del gruppo è più efficace». Chiunque abbia manovrato un divano di grandi dimensioni in spazi ristretti ha avuto modo di sperimentarlo. La curiosità di Feinerman è nata osservando il cibo per gatti dei suoi colleghi che usciva dalla ciotola e attraversava il pavimento. «La nostra grande fortuna è stata che la sua nuova casa si trovava sopra un enorme nido di Paratrechina longicornis o formiche pazze. Questo accadeva più di 10 anni fa e stiamo ancora studiando questo affascinante comportamento», aggiunge.
Svelate le caratteristiche della risoluzione di problemi
I processi cognitivi che hanno luogo nel cervello si basano su interazioni neurali complesse, che possono essere difficili da misurare e decifrare. Ad esempio, nel caso del processo decisionale, i processi neurali coinvolti mostrano una competizione tra due possibili futuri. Sebbene sia un modello consolidato, i processi sono difficili da identificare e dimostrare. «Quando le formiche che trasportano un carico devono scegliere tra due opzioni, l’intero processo si riflette direttamente nel movimento e nei cambiamenti di direzione del carico. Questo è un esempio che dimostra che le formiche mostrano una cognizione collettiva sperimentalmente accessibile», afferma. Per dare loro la possibilità di mostrarlo in azione, Feinerman e il suo team hanno creato dei problemi che le formiche dovevano risolvere, come ad esempio: aree piene di rocce; luoghi in cui era necessario muoversi all’indietro prima che le formiche potessero avanzare; scenari in cui l’ingresso del nido era troppo piccolo per far passare il carico trasportato; e situazioni in cui diverse opinioni o possibilità per la via di casa erano in competizione e dovevano essere risolte. «Abbiamo reso la loro vita il più complicata possibile», osserva Feinerman, che ha condotto tutti gli esperimenti in loco e non in laboratorio.
Sistemi di cognizione complementari
Il team ha filmato le formiche e i carichi che trasportavano, per misurare parametri come le traiettorie, il punto in cui si attaccavano e staccavano dal carico, il movimento e la rotazione. «Per mettere insieme questi elementi in un’unica grande immagine, abbiamo combinato un modello di fisica che descrive gli stati coordinati delle molecole all’interno di un magnete con un “motore fisico”. Si tratta di un software che viene spesso incorporato nei giochi per computer, in modo che gli oggetti del gioco seguano le leggi della fisica», spiega. «Questo modello relativamente semplice è stato utilizzato come punto di partenza per descrivere ciò che le formiche fanno». Il progetto ha scoperto che il sistema delle formiche si basa su due fonti di cognizione: quella che avviene nel cervello di una singola formica e quella che emerge dalle interazioni tra molte formiche. Quest’ultima è simile al modello delle molecole descritto in precedenza. Queste due fonti di cognizione si accrescono a vicenda per formare la cognizione collettiva della colonia. «Per esempio», dice Feinerman: «quando le formiche spostano un carico attraverso un campo di rocce, il movimento collettivo le aiuta a passare sulle rocce e a puntare con successo verso il nido». Ma se le formiche usassero solo il loro approccio collettivo, rimarrebbero bloccate in vicoli ciechi. «È qui che le singole formiche vengono in soccorso: le loro conoscenze di navigazione le aiutano a liberare il gruppo dai vicoli ciechi, in modo che possa andare avanti».
Umani e formiche: in cosa differisce la risoluzione dei problemi?
Il trasporto cooperativo è mostrato solo da due tipi di animali: le persone e le formiche. Il team era quindi interessato a confrontare il modo in cui la cognizione delle formiche e quella degli esseri umani cambia quando si riuniscono per risolvere questi rompicapi. Pertanto, per capire meglio come gli individui e i grandi gruppi di entrambe le specie affrontano la risoluzione collaborativa dei problemi, hanno affidato loro il problema dei traslocatori di pianoforti: come spostare un pianoforte di grandi dimensioni e di forma strana attraverso un’area ristretta. Il concetto di fondo è riassunto da Feinerman: «Abbiamo scoperto che, equiparando lo schema di comunicazione, mentre i gruppi di formiche fanno meglio dei singoli, per le persone vale il contrario: facciamo meglio quando siamo soli».
Parole chiave
ANTSolve, formiche, processo neurale, processo decisionale, cognizione collettiva, coscienza, cognizione, insiemi biologici, motore fisico, risoluzione di problemi collaborativa
