Neurociencias

Ataque de cangrejo

actualidad — por el 03/07/2020 a las 16:01

¿Qué le pasa por la cabeza a cualquier animal cuando persigue y captura una presa? ¿Cómo decide qué cazar, cuál es el momento apropiado para iniciar la persecución o cómo evalúa el valor del riesgo y la recompensa? Estos son algunos de los interrogantes estudiados por un equipo de investigadores e investigadoras utilizando, como modelo, un cangrejo. Entender estos mecanismos del cerebro puede ayudar al diseño de sistemas artificiales o “robots biológicamente inspirados”.

Cada vez que este crustáceo elige cómo actuar y decide a qué velocidad y en qué dirección, se juega la vida. Foto: Tomas Luppi.

Cada vez que este crustáceo elige cómo actuar y decide a qué velocidad y en qué dirección desplazarse para cazar una presa, se juega la vida. Foto: Tomas Luppi.

No es fácil ser cangrejo. Las gaviotas lo acechan, los pares también y, a veces, ser exitoso en la caza no alcanza porque otro le roba la presa pocos centímetros antes de llegar a guarecerse en la cueva en plena Bahía de Samborombón, provincia de Buenos Aires. Allí, lo que a simple vista parece una tarde apacible de sol, resulta una agitada jornada de supervivencia. Cada vez que este crustáceo elige cómo actuar y decide a qué velocidad y en qué dirección desplazarse, se juega la vida. Comprender estos mecanismos de decisión del animal atrapa la atención de un equipo de investigación de Exactas UBA, dirigido por Daniel Tomsic.

Ahora, por primera vez, la mirada científica apunta a descifrar cómo el animal elige, coordina e, incluso, corrige su ataque -en función de la continua información visual que utiliza para guiarse- luego de haber estudiado durante más de veinte años cómo era su respuesta defensiva de escape.

Todo comenzó por un hecho aparentemente menor en uno de los trabajos de campo en Samborombón. “Pasamos cuatro días sentados en medio del cangrejal, en el barro. Con mucho tiempo libre entre ensayo y ensayo. En un momento, por aburridos, tiramos una bolita de barro a un conjunto de cangrejos y uno de ellos saltó a atraparla. Lo repetimos y pasó lo mismo. Quedó como una curiosidad”, evoca Tomsic, desde el Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires.

Pero el hecho no terminó en anécdota. Tiempo después sucedieron más pruebas, como arrastrar, entre un grupo de cangrejos, carnadas atadas a un hilo sobre las cuales se abalanzaban para comérselas. O reemplazar el cebo por un palito y observar que la escena de caza volvía a repetirse. “Ahí descubrí esta respuesta de persecución y captura que es guiada puramente por la visión. Hicimos más experimentos y comprobamos que no era ni la vibración, ni el olor”, detalla.

Del cangrejal al laboratorio

Con más de treinta años siguiendo a este pequeño animal que entra en la palma de una mano, Tomsic ya sabía que este Neohelice granulata ve con cada ojo 360° alrededor y son poco sensibles a objetos estáticos. “Si uno se queda quieto, ellos te ignoran. Detectan el movimiento”, indica. También sabía que, aproximadamente, en una décima de segundo, el cangrejo evalúa el peligro y decide si su mejor estrategia es permanecer inmóvil o huir, calculando hacia dónde y a qué velocidad. Pero, ¿qué le pasa por la cabeza a la hora de cazar?

Con todas sus preguntas, el equipo llevó al animal al laboratorio para experimentar en situaciones muy controladas. “Pudimos hacer la primera descripción. Por eso es un trabajo, de alguna manera, seminal, donde describimos cuáles son los principales parámetros que determinan que el animal decida lanzarse a capturar a una presa en movimiento”, destaca.

Ya en esta arena experimental, tres señuelos de diferentes tamaños y a distinta velocidad aparecían en escena para evaluar cómo actuaba este animal de caparazón de color pardo oscuro.

En general, los cangrejos optaron por lanzarse más sobre el objeto mediano que sobre el pequeño o el grande. A este último, lo evitaban casi en la mayoría de los casos. ¿Por qué no se metían con el grandote? “Es fácil de explicar: porque puede ser su propio predador”, sugiere el experto. En tanto, agrega: “atrapar al más chico puede resultar mucho esfuerzo para poco premio”.

Por los ojos pasan sus mejores armas de caza. “Nuestros resultados sugieren que los cangrejos son capaces de evaluar con precisión la distancia con respecto a la presa y su tamaño absoluto”, indican Brian Gancedo, Carla Salido y Daniel Tomsic en Journal of Experimental Biology.

De perseguido a cazador

En el pasado, los mecanismos de decisión del cangrejo para escapar de un peligro habían sido profundamente estudiados. En esos trabajos encontraron que en este proceso de huida participan un grupo de pocas neuronas gigantes, sensibles a movimientos en diferentes partes del campo visual del animal. Cada una de ellas fue identificada por Tomsic y su equipo de investigadores e investigadoras luego de años de estudio en el Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIBYNE, UBA-CONICET).

En este sentido, Tomsic había señalado: “Esos animales con sus pequeños cerebros efectúan cómputos complejos, y nos interesa entender cómo los realizan. Si podemos comprender cuáles son los principios computacionales que operan en ese cerebro, tal vez el día de mañana podamos utilizar esos principios de cómputos en sistemas artificiales”. Es lo que los ingenieros llaman “robots biológicamente inspirados”.

Así como ya han hurgado profundamente en diferentes aspectos que intervienen cuando el cangrejo es perseguido por una simulada gaviota, ahora encuentran el mismo desafío para revelar los mecanismos de decisión del animal a la hora de lanzarse a cazar. “Salir a perseguir implica decidir si el esfuerzo, la recompensa y el riesgo lo justifican. También evaluar en qué momento, con qué dirección y a qué velocidad resulta más conveniente hacerlo. Cada una de estas decisiones es tomada en función de la información visual que el animal recibe sobre cómo es la presa, a qué distancia se encuentra, con qué trayectoria y velocidad se mueve”, describe y, enseguida, concluye: “Nuestro objetivo de largo plazo es abordarlo desde el punto de vista neurofisiológico, qué circuitos y qué neuronas están involucradas en la evaluación de esos parámetros, cómo se procesa la información en términos de los algoritmos que, finalmente, subyacen al control de estos comportamientos”.

 

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