Las colonias de hormigas se asemejan a redes neuronales a la hora de tomar decisiones

Grupos de hormigas individuales crean redes de toma de decisiones muy similares a las creadas por las neuronas en un cerebro.

Una nueva investigación de la Universidad Rockefeller sugiere que las colonias de hormigas toman decisiones colectivamente, con resultados que dependen tanto de la magnitud del factor estresante que requiere una decisión como del tamaño del grupo de hormigas. Los hallazgos sugieren que las hormigas combinan información sensorial sobre su entorno con parámetros de su colonia para llegar a una respuesta grupal.

Lo más interesante de todo es que este proceso es similar a la forma en que las redes neuronales toman decisiones.

Trabajando juntos

“Fuimos pioneros en un enfoque para entender la colonia de hormigas como un sistema de tipo cognitivo que percibe entradas y luego las traduce en salidas de comportamiento”, dice Daniel Kronauer, jefe del Laboratorio de Evolución Social y Comportamiento de Rockefeller, y autor principal del artículo. . “Este es uno de los primeros pasos para comprender realmente cómo las sociedades de insectos se involucran en la computación colectiva”.

El equipo explica que la toma de decisiones se trata de manejar una serie de cálculos de tal manera que se maximicen los beneficios y se minimicen los costos. En el umbral de respuesta sensorial, por ejemplo, este es un tipo común de toma de decisiones para los organismos vivos, un animal tiene que sentir una entrada sensorial particular, como el dolor, más allá de cierto nivel para embarcarse en un comportamiento costoso, como huir. Si la entrada no es lo suficientemente fuerte, la respuesta no “vale la pena”.

Los autores querían investigar cómo se produce este tipo de procesamiento de información a nivel colectivo y cómo la dinámica de grupo influye en qué decisión se toma y cómo. Para ello, desarrollaron un sistema en el que podían introducir cambios de temperatura altamente controlados a una colonia de hormigas. Las respuestas de comportamiento de las hormigas y de la colonia en su conjunto se rastrearon marcando cada insecto con puntos de colores y siguiendo sus movimientos en video.

Como esperaban, una colonia de 36 obreras y 18 larvas evacuaron rápidamente su nido cuando las temperaturas aumentaron a 34 grados centígrados, que es un calor incómodo para los insectos. Sin embargo, lo que fue sorprendente fue ver que el tamaño de la colonia también tiene un efecto en la decisión de mudarse: para una colonia de más de 200 individuos, las temperaturas requeridas para moverlos superaban los 36 grados.

“Parece que el umbral no está fijado. Más bien, es una propiedad emergente que cambia según el tamaño del grupo”, dice Kronauer.

Pero las hormigas individuales desconocen el tamaño total de la colonia, entonces, ¿cómo influye esto en su decisión de irse? Los autores creen que la explicación tiene que ver con la forma en que las feromonas, los químicos que las hormigas usan para comunicarse, escalan en efecto cuando hay más hormigas presentes. Proponen un marco matemático que describe esta comunicación y cómo los números pueden influir en su eficacia.

También es posible que cuanto más crezca una colonia, más difícil sea moverla. Por lo tanto, se necesitarán temperaturas más altas, más incomodidad, para convencerlos de que el esfuerzo requerido para reubicarse ‘vale la pena’.

En el futuro, el dúo planea refinar aún más su modelo teórico para el proceso de toma de decisiones en la colonia de hormigas al introducir más parámetros en el experimento y ver cómo responden los insectos. Por ejemplo, planean alterar los niveles de feromonas en el recinto o crear hormigas genéticamente modificadas cuya capacidad para detectar temperaturas varíe de lo normal.

“Lo que hemos podido hacer hasta ahora es perturbar el sistema y medir la salida con precisión”, dice Kronauer. “A largo plazo, la idea es aplicar ingeniería inversa al sistema para deducir su funcionamiento interno con más y más detalle”.

El artículo “La aparición de un umbral de respuesta sensorial colectivo en colonias de hormigas” ha sido publicado en el diario procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.