Un nuevo estudio científico demuestra que las hormigas funcionan como un “cerebro líquido”, en el que no hay un “jefe” o centro de mando, sino una coordinación, una inteligencia colectiva que emerge de la interacción dinámica de muchos individuos. La investigación lo ha demostrado empíricamente y ha generado un modelo matemático que lo replica. También ha constatado la relevancia de la heterogeneidad de los movimientos individuales, concretamente los de exploración y los de explotación, para la eficiencia en la obtención de alimento.
Un equipo del Centro de Estudios Avanzados de Blanes (CEAB-CSIC) ha analizado el comportamiento, tanto individual como colectivo, de las hormigas Aphaenogaster senilis. Este tipo de hormigas, 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 (una estructura mucho más grande que las utilizadas en estudios anteriores, laberíntica, con patrón de panal y equipada con un sistema de grabación de alta resolución) que permitía replicar las condiciones y situaciones observadas en el entorno natural. Allí observaron y registraron los comportamientos y, más concretamente, los movimientos de cientos de hormigas, especialmente en relación con la búsqueda y explotación de alimento. Se depositaba alimento en distintos puntos de la estructura y se registraba 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. Los resultados de la investigación se han publicado en la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
El artículo presenta evidencias empíricas clave sobre el funcionamiento del “cerebro líquido” de las hormigas, una inteligencia sin “centro de control”. Muestra que la diversidad de movimientos individuales y la capacidad de cambiar la proporción de unos y otros según las condiciones del medio es esencial para que la colonia sea eficiente. Se sabe que en el proceso de recolección de alimento existen dos roles: el de exploración y descubrimiento de nuevas fuentes (hormigas scout) y el de explotación y recogida del recurso una vez encontrado (hormigas recruit). La investigación ha establecido un criterio objetivo para distinguir estos dos comportamientos de forma inequívoca y ha cuantificado con precisión sus movimientos. A partir de estos datos, los investigadores han utilizado un modelo neuronal en el que las hormigas se activan según la frecuencia de contacto con otras vecinas y se mueven de forma heterogénea, reproduciendo los patrones observados a nivel individual y colectivo. Este modelo ha permitido entender y demostrar que las proporciones relativas de cada tipo de hormiga dan lugar a conectividades y dinámicas de recolección muy distintas, modulando la eficiencia de la colonia. El estudio sugiere que esta especie podría variar la proporción de scouts y recruits, equilibrando 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.
Pol Fernández-López, investigador del CEAB-CSIC y primer autor del estudio, lo detalla: “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”.
El también investigador del CEAB-CSIC y coautor del estudio, Frederic Bartumeus, explica: “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 scouts y recruits, y de la activación a partir de la integración de la información de sus vecinas”.
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, estos dos tipos de movimientos desempeñan un papel clave en cómo se transmite la información entre ellas 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. Un conocimiento científico que podría aplicarse más allá de la biología y la ecología, como en sistemas robóticos multiagente o algoritmos de optimización de búsqueda en Internet.
