Comprender mejor la sofisticada navegación de las hormigas
Cuando se observa a las hormigas, su habilidad para transportar colectivamente objetos que pesan mucho más que ellas, o la capacidad de un individuo para superar a un GPS cuando se trata de encontrar el camino a través del suelo de un bosque hasta su nido, surge una pregunta. ¿Cómo procesan los cerebros diminutos toda la información que alimenta sus respuestas? En algunas especies de hormigas, las recolectoras se aventuran solitarias fuera del nido en busca de alimento. No utilizan pistas químicas, sino que se basan principalmente en la visión y el aprendizaje. «Las hormigas pueden desarrollar y memorizar rutas visuales largas que serpentean a través de la complejidad de su entorno natural, y llegan a alejarse hasta cien metros del nido en algunas especies. Nunca se pierden, y todo esto lo hacen con un cerebro más pequeño que la cabeza de un alfiler y con ojos de baja resolución. Poseer tales habilidades de navegación, con un «hardware» tan parsimonioso, es la prueba de que tenemos mucho que aprender de estos insectos», explica Antoine Wystrach, del Centro Nacional para la Investigación Científica de Francia (CNRS). Para conocer mejor estas habilidades, Wystrach creó EMERG-ANT, con ayuda del Consejo Europeo de Investigación.
Hormigas en un mundo virtual
Para intentar recrear la respuesta de sus hormigas en simulaciones, el equipo desarrolló un escenario de realidad virtual que incluía bolas flotantes, inmersas en una matriz cilíndrica de 360° de LED. «Esto nos permitió deducir, registrando cómo se mueve la bola, cuáles serían los movimientos de la hormiga», señala Wystrach. Estos movimientos se retroalimentaban a la escena visual, dando a la hormiga la impresión de que estaba navegando, con lo que se controlaba la experiencia visual y motora de la hormiga mientras realizaba sus tareas de navegación. «Este método abre las puertas a un número infinito de manipulaciones potenciales. Las respuestas de las hormigas pueden tener mucha información y servir para poner a prueba nuestros modelos encefálicos, al observar la respuesta de nuestro agente simulado cuando se somete a las mismas manipulaciones que las hormigas reales».
Desarrollo de una simulación robótica que reproduce el comportamiento de las hormigas
Es un momento interesante para ser neurobiólogo de insectos. Las descripciones de los circuitos encefálicos de los insectos son cada vez más precisas y se han desarrollado los esquemas eléctricos completos del cerebro de algunos insectos, como la mosca del vinagre. «Estos diagramas pueden inspirar los modelos neuronales que desarrollamos para entender la navegación de las hormigas. De este modo, nuestros modelos se ven limitados, por un lado, por los diagramas de cableado y, por otro, por los comportamientos de las hormigas. El agente equipado con su cerebro modelo debería reproducir el comportamiento real de las hormigas en todas nuestras condiciones experimentales», añade. Para asegurarse de que el equipo estaba modelizando correctamente, tomaron su iteración más refinada y la colocaron en un pequeño robot que tenía una cámara de baja resolución. «El robot se convirtió en un navegador asombroso, capaz de aprender y seguir rutas de varios cientos de metros de forma muy robusta, y con muy poca potencia de cálculo y espacio de memoria».
Comprender la organización y el almacenamiento de la información en el cerebro de los insectos
El equipo aprendió mucho sobre cómo se organiza y almacena la información en el cerebro de los insectos. En particular, cómo las oscilaciones autogeneradas y la retroalimentación de los movimientos son clave para lograrlo. Pero quizá la lección más importante sea darse cuenta de lo mucho que queda por descubrir. «Apenas hemos arañado la superficie de esta complejidad. Las hormigas siguen siendo mucho mejores navegantes que nuestros modelos, más plásticas, más adaptables. Y toda esta inteligencia, más allá de nuestra comprensión, reside en una cantidad muy pequeña de materia. Es una lección de respeto y humildad», afirma Wystrach.
Palabras clave
EMERG-ANT, hormigas, navegación, simulación robótica, cerebros de insectos, modelos neuronales, forraje
