Subscribe Us

MUNDO ANIMAL. El comportamiento de la mosca de la fruta modelo hacia los vehículos autónomos

 

Fuente: Universidad Northwestern

Con más del 70% de los que respondieron a una encuesta anual sobre conducción autónoma informando que temerían estar en un automóvil totalmente autónomo, es posible que fabricantes como Tesla hayan vuelto a la mesa de dibujo antes de implementar sistemas de conducción autónoma completamente autónomos. Pero una nueva investigación de la Universidad Northwestern nos muestra que podría ser mejor poner moscas de la fruta al volante en lugar de robots.

Drosophila ha sido objeto de ciencia desde que los humanos han realizado experimentos en laboratorios. Pero dado su tamaño, es fácil preguntarse qué se puede aprender observándolos. La investigación publicada hoy en la revista Nature Communications demuestra que  utilizan la toma de decisiones, el aprendizaje y la memoria para realizar funciones simples como escapar del calor. Y los investigadores están utilizando este conocimiento para desafiar la forma en que pensamos acerca de los vehículos autónomos.

"El descubrimiento de que las moscas utilizan la toma de decisiones, el aprendizaje y la memoria flexibles durante una tarea de navegación tan simple es novedoso y sorprendente", dijo Marco Gallio, el autor correspondiente del estudio. "Puede hacernos repensar lo que tenemos que hacer para programar vehículos autónomos seguros y flexibles".

Según Gallio, profesor asociado de neurobiología en la Facultad de Artes y Ciencias de Weinberg, las preguntas detrás de este estudio son similares a las de esos irritantes ingenieros que construyen autos que se mueven por sí mismos. ¿Cómo se las arregla una mosca de la fruta (o un automóvil) con la novedad? ¿Cómo podemos construir un automóvil que sea capaz de adaptarse de manera flexible a las nuevas condiciones?

Este descubrimiento revela funciones cerebrales en la plaga doméstica que generalmente se asocian con cerebros más complejos como los de ratones y humanos.

El comportamiento de los animales, especialmente el de los insectos, a menudo se considera en gran parte fijo y cableado, como las máquinas. A la mayoría de las personas les cuesta imaginar que animales tan diferentes a nosotros como la mosca de la fruta puedan poseer funciones cerebrales complejas, como la capacidad de aprender, recordar o tomar decisiones.

Para estudiar cómo las moscas de la fruta tienden a escapar del calor, el laboratorio de Gallio construyó una pequeña cámara de plástico con cuatro baldosas cuyas temperaturas podrían controlarse de forma independiente y confinar a las moscas en el interior. Luego utilizaron grabaciones de video de alta resolución para mapear cómo reaccionaba una mosca cuando se encontraba con un límite entre un mosaico cálido y uno frío. Descubrieron que las moscas eran notablemente buenas para gestionar los límites de calor como barreras invisibles para evitar el dolor o el daño.

Utilizando medidas reales, el equipo creó un modelo 3D para estimar la temperatura exacta de cada parte del diminuto cuerpo de la mosca a lo largo del experimento. Durante otros ensayos, abrieron una ventana en la cabeza de la mosca y registraron la actividad cerebral en las neuronas que procesan las señales de temperatura externas.

El equipo de Northwestern (NU) construyó un vehículo utilizando una simulación por computadora del comportamiento de las moscas con el mismo cableado y algoritmo que un vehículo Braitenberg para ver qué tan cerca podían replicar el comportamiento de los animales. Después de ejecutar simulaciones de carreras de modelos, el equipo ejecutó una especie de proceso de selección natural, eligiendo los coches que funcionaban mejor y mutándolos ligeramente antes de recombinarlos con otros vehículos de alto rendimiento. Se ejecutaron 500 generaciones de evolución en el poderoso clúster de computación NU, construyendo autos que finalmente esperaban que funcionen tan bien como moscas para escapar del calor virtual.

Esta simulación demostró que los vehículos "cableados" eventualmente evolucionaron para funcionar casi tan bien como las moscas. Pero mientras que las moscas reales continuaron mejorando el rendimiento con el tiempo y aprenden a adoptar mejores estrategias para ser más eficientes, los vehículos siguen siendo "tontos" e inflexibles. Los investigadores también descubrieron que incluso cuando las moscas realizaban la simple tarea de escapar del calor, el  moscas sigue siendo algo impredecible, dejando espacio para decisiones individuales. 

Finalmente, los científicos observaron que mientras las moscas a las que les falta una antena se adaptan y descubren nuevas estrategias para escapar del calor, los vehículos "dañados" de la misma manera son incapaces de hacer frente a la nueva situación y giran en la dirección de la parte faltante, eventualmente quedan atrapados en un giro como un perro persiguiendo su cola.

La navegación simple contiene tanta complejidad que proporciona el material de trabajo necesario para seguir el estudio futuro en esta área.

Más información: José Miguel Simões et al, Robustness and plasticity in Drosophila heat avoidance, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-22322-w

Publicar un comentario

0 Comentarios