Colônias de formigas agem estranhamente como uma rede neural, revela nova pesquisa

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(Créditos: Darren Robb/The Image Bank/Getty Images)

Traduzido por Julio Batista
Original de David Nield para o ScienceAlert

Colônias de formigas podem agir de forma muito parecida com redes neurais, revelou uma nova pesquisa, com grupos de insetos pesando tanto entradas externas quanto princípios internos ao tomar decisões sobre o que fazer como um coletivo.

Neste estudo em particular, a equipe por trás dele analisou quando e como as colônias de formigas evacuaram seus ninhos quando a temperatura fica muito alta. Em algum momento uma decisão foi calculada pelo coletivo, concluindo que o ninho deveria ser abandonado.

Dito de outra forma, as formigas agiram como um sistema inteiro da mesma forma que os neurônios agem como um cérebro inteiro, com tudo funcionando em uníssono. É o paradigma clássico de benefícios (continuar a realizar o trabalho) versus custos (superaquecimento e perda de membros da colônia).

“Fomos pioneiros em uma abordagem para entender a colônia de formigas como um sistema cognitivo que percebe entradas e as traduz em saídas comportamentais”, disse Daniel Kronauer, que dirige o Laboratório de Evolução Social e Comportamento da Universidade Rockefeller, em Nova York.

“Este é um dos primeiros passos para realmente entender como as sociedades de insetos se envolvem na computação coletiva”.

A configuração experimental envolveu um ninho com temperatura controlada, uma câmera de rastreamento e formigas marcadas com pontos. Os pesquisadores observaram que, com tamanhos de colônia de 36 formigas operárias e 18 larvas, o ninho foi evacuado quando a temperatura atingiu cerca de 34 graus Celsius.

No entanto, à medida que o tamanho da colônia aumentava, também aumentava o limite de temperatura que os forçaria a partir – com colônias de 200 formigas, os insetos permaneceram até o nível de calor ultrapassar 36 graus Celsius.

Acredita-se que fatores excitatórios e inibitórios provavelmente estejam em disputa entre as formigas, assim como em uma rede neural. Por meio de modelagem matemática, a equipe conseguiu mostrar como o limiar de resposta sensorial coletiva das formigas se baseava no equilíbrio entre esses dois fatores – não apenas as preferências individuais de cada formiga calculadas em média.

“Parece que o limite não é fixo”, disse Kronauer.

“Em vez disso, é uma propriedade emergente que muda dependendo do tamanho do grupo.”

O que não está claro neste estudo é por que o tamanho do grupo deve ter um impacto sobre o quanto as formigas estão dispostas a irem embora à medida que a temperatura aumenta. As próprias formigas individuais não saberiam o tamanho do grupo, então algo mais está acontecendo.

Uma hipótese levantada pelos pesquisadores é que os feromônios – ou mensageiros químicos – que passam entre as formigas aumentam seus efeitos quando há mais formigas envolvidas. Outra consideração pode ser que mover um grupo maior de formigas é mais um desafio, então o cálculo de benefícios versus custos muda.

O que o estudo oferece é uma estrutura sólida e mensurável para observar as formigas em nível coletivo. Em pesquisas futuras, mais parâmetros poderiam ser adicionados e depois manipulados para se ter uma ideia melhor dessa tomada de decisão coletiva.

“O que conseguimos fazer até agora é perturbar o sistema e medir a saída com precisão”, disse Kronauer.

“A longo prazo, a ideia é fazer engenharia reversa do sistema para deduzir seu funcionamento interno com cada vez mais detalhes.”

A pesquisa foi publicada na PNAS.