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Un algoritmo cerebral rige la toma de decisiones

Un algoritmo cerebral rige la toma de decisiones

Un algoritmo común que gobierna la toma de decisiones entre especies sugiere que los principios geométricos fundamentales pueden explicar cómo y por qué los animales se mueven de la forma en que lo hacen.

Investigadores de la Universidad de Konstanz y el Instituto Max Planck de Comportamiento Animal, en Alemania, han descubierto una regla única que utilizan los animales para tomar decisiones espaciales mientras se desplazan. Las decisiones se basan en un algoritmo, que fue identificado por los científicos a través de tecnologías de realidad virtual.

Para los especialistas alemanes, los animales pueden hacer frente a la complejidad ambiental al emplear un esquema binario en la toma de decisiones, que reduce la enorme diversidad de opciones a solamente dos alternativas. De esta forma, los ejemplares de las especies más variadas son capaces de tomar decisiones efectivas y rápidas con relación a su ubicación espacial y desplazamientos.

Según una nota de prensa, el algoritmo es utilizado por los animales al decidir dónde ir entre muchas posibilidades. De esta manera, un grupo de principios geométricos básicos serviría para explicar y comprender los movimientos que realizan los animales al desplazarse en el espacio, en una prueba más de la trascendencia del orden matemático y de las formas geométricas en el ordenamiento de la realidad.

Tema relacionado: Las matemáticas construyen nuestra realidad.

En diferentes especies de animales

En el nuevo estudio interdisciplinario liderado por los científicos alemanes, que fue publicado recientemente en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), también colaboraron especialistas del Instituto de Ciencias Weizmann, en Israel, y de la Universidad Eötvös Loránd, en Hungría. Los expertos construyeron un modelo computacional de toma de decisiones en el cerebro, que les permitió obtener una nueva perspectiva sobre cómo toman decisiones espaciales los animales.

El modelo fue contrastado en movimientos reales a partir de tecnologías de realidad virtual inmersiva, que permitieron a los científicos estudiar los desplazamientos en el espacio de tres especies: la mosca de la fruta, la langosta del desierto y el pez cebra. De esta forma, lograron cotejar el modelo en animales que vuelan, caminan y nadan, comprobando que los mismos principios rigen los desplazamientos de especies que se mueven en contextos completamente diferentes.

El patrón principal que sustenta al algoritmo descubierto es la bifurcación: ante un escenario que les muestra una infinidad de alternativas, los animales tienden a “ordenar” la realidad en dos caminos posibles. Esa bifurcación les permite ir descartando rápidamente las opciones que van surgiendo en el esquema binario, hasta que finalmente seleccionan una posibilidad definitiva. El camino hasta la decisión final se realiza rápidamente, pero insume una compleja cantidad de redes neuronales en el cerebro de los animales.

Decisiones súbitas que responden a los cambios en el entorno

Una serie de cambios abruptos de dirección y movimientos, que están asociados con la exclusión de una de las opciones disponibles en la estructura binaria, son el resultado de repentinas variaciones en la dinámica neuronal. Al parecer, todas las especies exhibieron exactamente las mismas bifurcaciones que se habían predicho de acuerdo al algoritmo.

Además, este proceso de toma de decisiones, extremadamente efectivo en contextos ecológicos complejos y diversos, no es solamente utilizado a nivel individual. Los científicos también descubrieron que los mismos principios geométricos probablemente se apliquen a la toma de decisiones espaciales por parte de colectivos de animales, como por ejemplo rebaños o bandadas.

Por último, los especialistas destacaron que las representaciones neuronales de las opciones que tienen en cuenta los animales cambian inevitablemente a medida que se mueven por el espacio. Esto significa que la evaluación y la decisión se concretan prácticamente al mismo tiempo: los animales no seleccionan primero un lugar y luego se mueven hacia el objetivo, sino que efectúan la elección prácticamente en forma simultánea a los estímulos que van recibiendo del entorno.

Referencia

The geometry of decision-making in individuals and collectives. Vivek H. Sridhar, Liang Li, Dan Gorbonos, Máté Nagy, Bianca R. Schell, Timothy Sorochkin, Nir S. Gov and Iain D. Couzin. PNAS (2021). DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2102157118

Foto: de acuerdo a las simulaciones por ordenador, los mismos principios geométricos gobiernan la toma de decisiones espaciales en animales tan diversos como insectos y peces. Crédito: Instituto Max Planck de Comportamiento Animal / Vivek Sridhar.

Pablo Javier Piacente

Pablo Javier Piacente es periodista especializado en comunicación científica y tecnológica.

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