Todos los animales, desde los insectos hasta los humanos, confían en sus sentidos como una de las herramientas más importantes para sobrevivir. Los órganos sensoriales como los ojos, los oídos y la nariz se utilizan para buscar comida o detectar amenazas. Sin embargo, la posición y la orientación reales de los órganos de los sentidos no son intuitivas, y las teorías desplegadas actualmente no pueden hacer predicciones sobre la posición y la orientación.
Eso ahora está cambiando con los nuevos desarrollos que surgen de la Universidad Northwestern. Un equipo de investigadores ha ideado una nueva teoría que, de hecho, es capaz de predecir el movimiento de los órganos sensoriales de un animal, específicamente cuando ese animal está buscando algo importante como comida.
La investigación fue publicada el 22 de septiembre en la revista eLife.
Apuestas proporcionales con restricciones de energía
La teoría recientemente desarrollada, denominada apuestas proporcionales con restricciones de energía, se aplicó a cuatro especies diferentes de animales e involucró tres sentidos diferentes, incluidos la vista y el olfato. El equipo demostró cómo la teoría podía predecir el comportamiento de detección observado de cada animal.
Esta nueva teoría podría tener implicaciones dentro del campo de la robótica, posiblemente mejorando el rendimiento de los robots a la hora de recopilar información. También podría marcar la diferencia en el desarrollo de vehículos autónomos, mejorando específicamente su respuesta a la incertidumbre.
Malcolm A. Maclver dirigió la prometedora investigación. También es profesor de ingeniería biomédica y mecánica en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern, así como profesor de neurobiología en la Facultad de Artes y Ciencias de Weinberg.
“Los animales se ganan la vida a través del movimiento”, dijo Maclver. “Para encontrar comida y pareja e identificar amenazas, necesitan moverse. Nuestra teoría proporciona una idea de cómo los animales juegan sobre cuánta energía gastar para obtener la información útil que necesitan».
La nueva teoría arroja luz sobre los diferentes movimientos de los órganos sensoriales, y el algoritmo resultante generó movimientos de órganos sensoriales simulados. Estos movimientos generados coincidieron con los movimientos de órganos sensoriales de la vida real de peces, mamíferos e insectos.
Chen Chen es estudiante de doctorado en el laboratorio de Maclver y el primer autor, mientras que Todd D. Murphey, profesor de ingeniería mecánica en McCormick, es coautor.
Energía de juego
El movimiento cuesta mucha energía a los animales, y gastan esa energía mientras apuestan a que los lugares a los que se mudarán serán informativos. La cantidad de energía derivada de los alimentos que están dispuestos a gastar es proporcional al valor esperado de esos lugares, según los investigadores.
“Mientras que la mayoría de las teorías predicen cómo se comportará un animal cuando en gran parte ya sabe dónde está algo, la nuestra es una predicción para cuando el animal sabe muy poco, una situación en la vida y crítica para la supervivencia”, dice Murphey.
La investigación se centró en el pez eléctrico gimnótido de América del Sur y los experimentos se realizaron en el laboratorio de Maclver. Sin embargo, no todos fueron datos nuevos, ya que el equipo utilizó conjuntos de datos publicados anteriormente sobre el topo ciego del este de América, la cucaracha americana y la polilla halcón colibrí.
Los tres sentidos en los que se enfocaron incluyen el electrosentido con el pez eléctrico, la visión con la polilla y el olfato con el topo y la cucaracha.
La teoría recién desarrollada conduce a que se conserve más energía y tiempo cuando se mueve para recopilar información. Al mismo tiempo, hay suficiente información para guiar el seguimiento y otros comportamientos exploratorios comunes entre los animales.
“Cuando miras las orejas de un gato, a menudo las verás girando para probar diferentes lugares del espacio”, dijo Maclver. “Este es un ejemplo de cómo los animales posicionan constantemente sus órganos sensoriales para ayudarlos a absorber información del entorno. Resulta que están sucediendo muchas cosas debajo de la superficie en el movimiento de los órganos de los sentidos como los oídos, los ojos y la nariz”.