Investigadores Desarrollan una Nueva Teoría sobre la Percepción Animal que Podría ser Utilizada en Robótica

Todos los animales, desde los insectos hasta los humanos, dependen de sus sentidos como algunas de las herramientas más importantes para la supervivencia. Los órganos sensoriales como los ojos, oídos y narices se utilizan mientras buscan comida o detectan amenazas. Sin embargo, la posición y orientación real de los órganos sensoriales no son intuitivas, y las teorías actualmente desplegadas no pueden hacer predicciones sobre la posición y orientación.

Eso está cambiando ahora con nuevos desarrollos que provienen de la Universidad Northwestern. Un equipo de investigadores ha desarrollado una nueva teoría que en realidad puede predecir el movimiento de los órganos sensoriales de un animal, específicamente cuando ese animal está buscando algo importante como la comida.

La investigación se publicó el 22 de septiembre en la revista eLife.

Apostar Proporcional con Restricciones de Energía

La teoría recién desarrollada, denominada apostar proporcional con restricciones de energía, se aplicó a cuatro especies diferentes de animales, y abarcó tres sentidos diferentes, incluyendo la visión y el olfato. El equipo demostró cómo la teoría podría predecir el comportamiento de percepción observado de cada animal.

Esta nueva teoría podría tener implicaciones en el campo de la robótica, posiblemente mejorando el rendimiento de los robots al recopilar información. También podría hacer una diferencia en el desarrollo de vehículos autónomos, específicamente mejorando su respuesta a la incertidumbre.

Malcolm A. Maclver lideró la investigación prometedora. También es profesor de ingeniería biomédica y mecánica en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern, así como profesor de neurobiología en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg.

“Los animales ganan su vida a través del movimiento”, dijo Maclver. “Para encontrar comida y parejas y para identificar amenazas, necesitan moverse. Nuestra teoría proporciona información sobre cómo los animales apuestan a cuánta energía gastar para obtener la información útil que necesitan”.

La nueva teoría arroja luz sobre los diferentes movimientos de los órganos sensoriales, y el algoritmo generado movimientos simulados de los órganos sensoriales. Estos movimientos generados coincidieron con los movimientos reales de los órganos sensoriales de peces, mamíferos e insectos.

Chen Chen es un estudiante de doctorado en el laboratorio de Maclver y el primer autor, mientras que Todd D. Murphey, profesor de ingeniería mecánica en McCormick, es coautor.

Apostar la Energía

El movimiento cuesta mucha energía a los animales, y gastan esa energía mientras apuestan a que los lugares a los que se mueven serán informativos. La cantidad de energía derivada de la comida que están dispuestos a gastar es proporcional al valor esperado de esos lugares, según los investigadores.

“Mientras que la mayoría de las teorías predicen cómo se comportará un animal cuando ya sabe en gran medida dónde está algo, la nuestra es una predicción para cuando el animal sabe muy poco, una situación en la vida y crítica para la supervivencia”, dice Murphey.

La investigación se centró en el pez eléctrico gimnótido de Sudamérica, y se realizaron experimentos en el laboratorio de Maclver. No fue todo nuevo, ya que el equipo utilizó conjuntos de datos publicados anteriormente sobre la musaraña ciega americana del este, la cucaracha americana y la polilla colibrí.

Los tres sentidos en los que se centraron incluyen la electropercepción con el pez eléctrico, la visión con la polilla y el olfato con la musaraña y la cucaracha.

La teoría recién desarrollada conduce a que se preserve más energía y tiempo al moverse para recopilar información. Al mismo tiempo, hay suficiente información para guiar el seguimiento y otros comportamientos exploratorios comunes entre los animales.

“Cuando miras las orejas de un gato, a menudo las verás girando para muestrear diferentes ubicaciones del espacio”, dijo Maclver. “Este es un ejemplo de cómo los animales están constantemente posicionando sus órganos sensoriales para ayudarlos a absorber información del entorno. Resulta que hay mucho sucediendo debajo de la superficie en el movimiento de los órganos sensoriales como las orejas, ojos y narices”.