Un equipo del Centro de Estudios Avanzados de Blanes (CEAB-CSIC) ha analizado el comportamiento, tanto individual como colectivo, de las hormigas 'Aphaenogaster senilis'. Para ello, los investigadores diseñaron una estructura laberíntica, con patrón de panal y grabación de alta resolución, en la que observaron cómo las hormigas mostraban dos patrones de movimiento ligados a la obtención de alimentos: exploración de nuevas fuentes de alimentos y recogida de los recursos descubiertos. Los resultados, publicados en 'Proceedings of the National Academy of Sciences' (PNAS), muestran que la eficiencia de la colonia para coordinarse se basa en los patrones mencionados, que configuran un 'cerebro líquido' en el que cada hormiga actúa como una neurona.
Las hormigas analizadas en el estudio ('Aphaenogaster senilis'), propias de la región mediterránea, no se comunican principalmente con feromonas, dejando rastros de olor que otras siguen, sino que utilizan el movimiento y el contacto directo a través de las antenas. Además, cuentan con un número reducido de hormigas dedicadas a buscar comida, lo que complica su comunicación. Este patrón las hace especialmente interesantes para descifrar los mecanismos concretos que les permiten funcionar como si fueran un único organismo, con un solo cerebro.
Para estudiar cómo consiguen cooperar con tanta eficiencia, el equipo diseñó un espacio específico, de mayor tamaño que las estructuras utilizadas en estudios anteriores, que permitió replicar las condiciones del hábitat natural. En este nuevo entorno, los investigadores observaron y registraron los comportamientos y, más concretamente, los movimientos de cientos de hormigas, especialmente en relación con la búsqueda y explotación de alimento.
Para ello, depositaron comida en distintos puntos de la estructura y registraron cómo actuaba y se movía cada hormiga, cómo se transmitían la información entre ellas y cómo estas cuestiones afectaban a la eficiencia de la colonia. Como resultado, el estudio presenta evidencias empíricas clave para comprender el funcionamiento del 'cerebro líquido' de las hormigas, una inteligencia sin "centro de mando".
Esta coordinación grupal se basa en la diversidad de los movimientos individuales y la capacidad de cambiar la proporción de estos según las condiciones del medio, lo que resulta esencial para que la colonia sea eficiente. Además, la investigación ha establecido un criterio objetivo para distinguir de forma inequívoca y cuantificar con precisión los movimientos asociados a los dos roles que se conocen en relación a la obtención de alimentos: el de exploración y descubrimiento de nuevas fuentes (hormigas exploradoras) y el de explotación y recogida del recurso una vez encontrado (hormigas recolectoras).
El estudio sugiere que esta especie podría variar la proporción de exploradoras y recolectoras para equilibrar de forma muy flexible el compromiso inherente entre explorar y explotar los recursos según las condiciones, siendo esta variación un elemento adaptativo fundamental para el éxito de la colonia, como añaden sus impulsores.
"La clave para tener más o menos éxito en la obtención de recursos es ajustar la mezcla de uno y otro rol: el comportamiento individual autónomo y, sobre todo, el movimiento heterogéneo es lo que permite una cooperación dinámica y adaptativa en función de lo que sucede en el entorno. Con diferentes proporciones de movimiento, las colonias de hormigas logran optimizar la exploración (la búsqueda de nuevos recursos) y la explotación (el aprovechamiento de los ya encontrados) sin que ningún individuo tenga la visión global de lo que hay que hacer", detalla el investigador del CEAB-CSIC y primer autor del estudio, Pol Fernández-López.
El también investigador del CEAB-CSIC y coautor del estudio, Frederic Bartumeus, añade: "Hemos demostrado con datos reales que una colonia de hormigas funciona como un cerebro líquido. Cada hormiga actúa como una neurona que se activa de forma intermitente en función del contacto con sus vecinas. No hay un jefe, alguien que dirija, sino que la coordinación y la inteligencia surgen de las conexiones entre ellas; unas conexiones que son cambiantes, pero que a la vez tienen una estructura en el espacio y el tiempo".
"Esta conectividad es una propiedad emergente, estructurada y dinámica, que depende de los patrones de movimiento subyacentes de exploradoras y recolectoras, y de la activación a partir de la integración de la información de sus vecinas", relata.
En resumen, este estudio ha demostrado que en los sistemas cognitivos líquidos o diluidos, como las sociedades de insectos o, también, el sistema inmunitario, el movimiento es clave para mantener el sistema conectado y coordinado. En el caso de las hormigas, concretamente, los dos patrones de movimientos observados desempeñan un papel clave en cómo se transmite la información entre los diferentes ejemplares y en la rapidez con la que encuentran y explotan nuevas fuentes de alimento.
El estudio aporta "nueva y valiosa información" en el ámbito del comportamiento colectivo de insectos sociales y en la comprensión de la inteligencia colectiva descentralizada pues este conocimiento científico podría aplicarse más allá de la biología y la ecología, en sistemas robóticos multiagente o algoritmos de optimización de búsqueda en Internet.