Los investigadores utilizaron robots en miniatura para imitar cómo las hormigas reales maniobran sus propias redes. Crédito: Simon Garnier, et al.
Para las hormigas, los senderos de alimentación cargados de feromonas que dejan atrás son como líneas de vida: dirigen a los trabajadores hacia los centros de alimentos descubiertos anteriormente y ayudan a guiarlos de regreso a su nido.
Estas redes de senderos pueden extenderse por cientos de pies, un gran logro teniendo en cuenta que muchas hormigas obreras son menos de la mitad una pulgada en longitud. Un tipo de hormiga cosechadora puede establecer un conjunto de senderos (PDF) que se extienden 82 pies desde la entrada de su nido. Los rastros de una hormiga de madera, un insecto que mide solo cinco milímetros (que es un quinto de pulgada), alcanzan los 656 pies, cada uno de los cuales se ramifica en más caminos en hasta 10 puntos en cada rastro. La hormiga cortadora de hojas puede construir una red que se extiende por casi dos acres y medio.
Las especies de hormigas como estas tienden a tomar el camino más corto entre el nido de su colonia y una fuente de alimento, siguiendo ramas que se desvían lo menos posible de la dirección en la que comenzaron su viaje. Las horquillas en su red de senderos, conocidas como bifurcaciones, no son simétricas y no se ramifican en ángulos del mismo tamaño. ¿Pero las hormigas usan un sofisticado sentido de la geometría para trazar su camino, midiendo los ángulos de las carreteras antes de elegir una?
Para obtener más información, los investigadores del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey (NJIT) y el Centro de Investigación sobre Cognición Animal en Francia utilizaron robots en miniatura para replicar el comportamiento de una colonia de hormigas argentinas en movimiento, informó hoy en la revista PLOS Computational Biology . Esta especie de hormiga tiene una vista extremadamente pobre y corre a gran velocidad, sin embargo, puede maniobrar a través de un corredor tras otro, desde el hogar hasta la comida y viceversa.
Cuando no hay obstáculos alrededor, las hormigas prefieren caminar en línea recta sin desviarse de su curso. La gente también es así: si estuviéramos caminando por una calle hacia un restaurante que está en el mismo lado de la carretera que nosotros, no cruzaríamos a la acera opuesta a menos que algo nos bloqueara el camino. Para imbuir esta sensación de evasión de obstáculos en los robots, los investigadores los programaron para evitar obstáculos y seguir senderos de luz, que los investigadores usaron como un sustituto de los caminos recubiertos de feromona.
Una "Alice", un pequeño robot que mide dos centímetros (menos de una pulgada), siguiendo un rastro de luz utilizando dos fotorreceptores . Crédito: Simon Garnier, et al.
Los 10 pequeños robots en este estudio, llamados Alices, tuvieron la tarea de navegar en un entorno similar a un laberinto de aproximadamente 60 a 70 veces su tamaño, desde un punto de partida que representa una entrada de nido hasta un punto final que significa una fuente de alimento. Dos fotorreceptores, imitando antenas de hormigas, detectaron haces de luz. A medida que los robots viajaban por el laberinto, los investigadores introdujeron una llave inglesa en los planes de las pequeñas máquinas: en puntos aleatorios en su viaje, los robots se activaron para girar, un mecanismo destinado a imitar aún más los andares serpenteantes de las hormigas a medida que se arrastran por sus caminos . Estos giros aleatorios giraron en ángulos no mayores de 30 grados, ya que las hormigas reales no son muy eficientes para hacer giros en U físicamente .
En el siguiente video acelerado, los investigadores probaron las habilidades de navegación de los Alices en una red compleja, acusándolos de elegir la ruta más corta entre su "nido" (a la derecha) a una "fuente de alimento (izquierda). Varios rayos de luz proyectados en el laberinto cambiaron los movimientos de los robots dentro de la red cuando sus fotorreceptores entraron en acción.
Los investigadores encontraron que, sin ningún conocimiento de la geometría del laberinto, las hormigas robóticas se comportaron exactamente como las hormigas reales: hicieron pequeños giros aleatorios, pero se movieron en la misma dirección general. Cuando llegaron a una bifurcación en el camino, esto llevó a los robots a elegir el camino que menos se desvió de su trayectoria inicial. , a pesar de que no estaban equipados para medir ningún ángulo. Cuando detectaron un rastro de luz, se giraron para seguir ese camino.
Los investigadores dicen que esto significa que las hormigas argentinas pueden no necesitar usar procesos cognitivos complejos para calcular la geometría de varios senderos. Pero tomar la bifurcación en el camino que conduce a la ruta más corta hacia la comida aumenta enormemente el éxito de búsqueda de alimento para toda una colonia. Entonces, el uso de feromonas con un conocimiento espacial intuitivo de dónde puede estar la comida, mantiene a las hormigas en el camino correcto; A medida que más hormigas siguen el camino hacia la comida, las feromonas se concentran más a lo largo del camino, lo que ayuda a guiar a las hormigas que aún no han viajado. De hecho, el método de navegación para elegir la bifurcación correcta en el camino triplica la cantidad de hormigas que regresan a su nido que si confiaran solo en feromonas, dice el autor principal Simon Garnier, profesor de biología en NJIT.
"Si solo tienes las feromonas y no tienes este truco, eres menos eficiente porque tienes más probabilidades de atrapar a las hormigas en los bucles", dice Garnier, que dirige el laboratorio Swarm Lab del instituto, que estudia el grupo de insectos. comportamiento. "Así que reforzarán su camino alrededor del bucle, y simplemente se quedarán atrapados en este bucle y girarán y girarán para siempre".
Tal navegación también puede ayudar a guiar a las hormigas a través de caminos subterráneos que conectan diferentes partes de sus nidos. La replicación de estas herramientas de navegación natural permite a los investigadores comprender mejor el funcionamiento interno del comportamiento animal colectivo.
