Inteligencia de insectos ( ing. Insect intelligence , también inglés. Insect cognition ) - la capacidad de los insectos para aprender o dominar habilidades basadas en la generalización de la información (principalmente con la ayuda del cerebro) con su posterior uso racional en condiciones diferentes a las originales unos [1] . Los insectos tienen un cerebro diminuto con alrededor de 1 millón de neuronas (mientras que el cerebro humano contiene alrededor de 86 mil millones de neuronas). Por ello, durante mucho tiempo recibieron muy poca atención en la psicología comparada , en la que la mayoría de los científicos se dedicaban al estudio de la inteligencia de los mamíferos . Sin embargo, según una serie de estudios, se descubrió que los insectos tienen capacidades cognitivas generales y especializadas comparables a las capacidades cognitivas de muchos vertebrados. La aparición de nuevos métodos en las neurociencias a finales del siglo XX estimuló el crecimiento de la investigación sobre la inteligencia de los insectos [2] [3] .
El comienzo de la investigación científica sobre la inteligencia de los insectos estuvo precedido por muchos siglos, durante los cuales las personas explicaron su comportamiento sobre la base de sus propios motivos y motivos. Los antiguos egipcios compararon un nido de abejas con un estado encabezado por una abeja faraón. Platón y Aristóteles también creían que las abejas tenían un estado esclavista bajo el control del rey. Aristóteles en su " Historia de los animales " hizo un gran número de observaciones con respecto a la comunicación e interacción entre las abejas melíferas y las avispas sociales [4] .
En la ciencia europea, bajo la influencia de estas ideas, prevaleció durante mucho tiempo el antropomorfismo . El punto de vista opuesto fue expresado por primera vez en el siglo XVI por el médico y filósofo español Gómez Pereira , después de lo cual se desarrolló en las obras del famoso filósofo René Descartes . Según este punto de vista, los insectos, como otros animales, son máquinas sin mente. El naturalista francés Georges-Louis Leclerc de Buffon , en su Historia natural de los animales, presentó a las hormigas, las abejas y otros insectos sociales como mecanismos desprovistos de pensamiento y análisis y que reaccionan uniformemente a las influencias externas. A finales del siglo XIX - principios del siglo XX, el fisiólogo alemán Albrecht Bethe , basado en estos puntos de vista, desarrolló una teoría detallada del comportamiento de los insectos sociales, en la que se los presenta como autómatas que actúan de acuerdo con reglas estrictamente definidas. reglas en estricta conformidad con la naturaleza de las influencias externas [5] .
Los defensores de estos dos puntos de vista opuestos durante mucho tiempo no pudieron convencerse y argumentaron basándose en la lógica, no en los experimentos. Fue solo en la segunda mitad del siglo XIX que los científicos comenzaron a realizar experimentos para estudiar el comportamiento de los animales, incluidos los insectos. En los años 80 del siglo XIX se inició una extensa discusión en la comunidad científica sobre la presencia de inteligencia en los insectos sociales, en la que participaron científicos como Erich Wasmann , Albrecht Bethe, John Lubbock , Auguste Forel , Carl Emery y otros. argumentó su posición con los resultados de los experimentos. Sin embargo, no pudieron probar la presencia o ausencia de inteligencia en los insectos. A principios del siglo XX, la intensidad de esta discusión se había debilitado, pero persistieron muchos desacuerdos entre los científicos a lo largo del siglo XX [6] .
A mediados del siglo XX, muy pocos científicos utilizaban el concepto de "aprendizaje" para explicar el comportamiento de los insectos. La mayoría de los investigadores consideraron su comportamiento como una manifestación de instintos innatos [7] . Incluso el famoso etólogo austríaco Karl von Frisch , quien recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1973 por descubrir el lenguaje de las abejas , consideró la transferencia de información de las abejas entre sí mediante “bailes” complejos como una manifestación del instinto, aunque él no dudaba de la existencia de la conciencia y la capacidad de pensar en los animales más grandes (monos, perros, pájaros, etc.) [8] . Argumentó su posición por el hecho de que el cerebro de una abeja no es más grande que el tamaño de una semilla de cereal y, por lo tanto, no está destinado a la reflexión [9] . Sin embargo, fue el trabajo de Carl von Frisch el que estimuló numerosos estudios en los que, en las últimas décadas, los científicos han encontrado que las capacidades cognitivas de los insectos son comparables a las de los vertebrados, y en algunos casos incluso las superan [10] .
A finales del siglo XX, como resultado del desarrollo de la genética , se estableció que los insectos no tienen formas de comportamiento puramente innatas o puramente adquiridas [6] . El comportamiento de los insectos durante la búsqueda de alimento es principalmente innato, pero en el curso de su actividad acumulan constantemente experiencia individual, sin la cual no podrían adaptarse a un alimento en particular, tipo de presa o las características del área en la que viven [11]. ] .
Dependiendo de la estación y el hábitat de los insectos, la distribución de las fuentes de alimento utilizadas por ellos en el espacio y el tiempo a menudo varía significativamente. Si los insectos usaran las mismas estrategias de alimentación en todas las condiciones, en algunos casos tendrían que pasar mucho más tiempo buscando comida. Si los insectos pudieran encontrar eficientemente fuentes de alimento usando estrategias universales e inmutables, entonces tales estrategias, después de perfeccionarlas, las aplicarían constantemente y no habría necesidad de entrenamiento. Sin embargo, como resultado de la investigación, los científicos han descubierto que, en la mayoría de los casos, las estrategias de alimentación varían significativamente en las diferentes generaciones de insectos, pero al mismo tiempo, la estrategia de cada insecto individual, que utiliza durante su vida, es bastante fácil de entender. predecir. Así, cada insecto puede adaptarse a condiciones específicas o aplicar la estrategia más efectiva. Las hormigas recolectoras recuerdan la ubicación de las fuentes de alimentos y el momento en que acumulan la mayor cantidad de alimentos. Las hormigas exploradoras recuerdan la ubicación de los lugares que encontraron para crear nuevos nidos, a los que llevan a otras hormigas de su colonia. Además, cuando la búsqueda continúa, las hormigas exploradoras evitan aquellos lugares que ya han explorado. Las abejas tienen la capacidad de reconocer las fuentes de alimento mediante señales olfativas, visuales y táctiles [2] .
Los abejorros terrestres , cuando se alimentan, pueden resolver de manera eficiente y rápida el extremadamente complejo problema del viajante de comercio utilizando algoritmos heurísticos similares a los utilizados por los humanos [12] [13] [14] .
Los individuos de los insectos a menudo realizan diferentes tareas de manera más rápida y eficiente si previamente han tenido que realizar las mismas tareas (lo mismo es cierto en relación con otros animales). Este patrón se encuentra incluso en los casos en que la estructura general del comportamiento de los insectos está genéticamente programada. Así, las migraciones de las colonias de hormigas de la especie Temnothorax albipennis tienen siempre la misma estructura, pero se dan de manera más rápida y eficiente en los casos en que los individuos que participan en ellas ya tienen experiencia en acciones similares. Las hormigas y las abejas también pueden aprender a navegar a través de laberintos y, en general, navegar por el terreno que rodea sus nidos [2] . Las hormigas no solo tienen la capacidad de aprender, sino que utilizan ideas abstractas en sus actividades. Por ejemplo, a las hormigas se les puede enseñar a elegir siempre una fuente de alimento indicada por una cierta figura geométrica (por ejemplo, un triángulo), y el tamaño, el color y la forma de esta figura no les importa [15] .
Además, los insectos aprenden ciertas habilidades en el trato con las fuentes de alimento. Esto es especialmente notable en las abejas, algunas de las cuales utilizan diferentes técnicas para recolectar polen del mismo tipo de flores. Los abejorros y algunas especies de mariposas , al recolectar alimento, se adhieren a determinadas rutas, que son recordadas por cada individuo independientemente de los demás. Los insectos sociales son capaces de recordar el olor de su colonia, así como reconocer a los miembros de su familia, y en algunos casos los reconocen con la ayuda de la vista. Aunque la respuesta de los insectos a las feromonas a menudo se considera una forma innata de comportamiento, en algunos casos no lo es: los abejorros pueden aprender a interpretar las feromonas que dejan en las flores como señales de la presencia o ausencia de una recompensa; Las hormigas obreras del género Camponotus pueden distinguir las secreciones de hidrocarburos de su reina de las secreciones de otras reinas. En general, los científicos creen que el aprendizaje en los insectos es una parte integral de su existencia tanto como en los vertebrados [2] .
El aprendizaje se puede clasificar en procedimental y declarativo. El aprendizaje procedimental consiste en memorizar una determinada secuencia de acciones, que se produce como resultado de asociar un determinado estímulo con una determinada reacción. El aprendizaje declarativo, por otro lado, implica recordar las características del entorno. El conocimiento obtenido como resultado del aprendizaje declarativo puede influir en el comportamiento de un animal en diversas circunstancias. El aprendizaje declarativo se considera un problema más difícil que el aprendizaje procedimental, y su existencia en cualquier animal es un tema de debate entre los científicos. Sin embargo, los científicos han presentado numerosas pruebas de que los insectos pueden adquirir conocimientos, que luego utilizan de manera diferente según las circunstancias específicas. Por ejemplo, las abejas extienden su probóscide cuando huelen una flor familiar, pero en otras circunstancias, cuando huelen el mismo olor en la colmena, se alejan volando hacia una fuente de alimento que conocen. Las abejas y las avispas también pueden realizar "vuelos de aprendizaje" alrededor de nuevas fuentes de alimento o alrededor de un lugar familiar cuando cambian los puntos de referencia. Esto indica que las abejas y las avispas son conscientes de las limitaciones de sus conocimientos existentes y, si es necesario, hacen esfuerzos activos para adquirir nuevos conocimientos [2] .
Los científicos han estudiado la orientación y la navegación en hormigas y otros insectos mejor que cualquier otra capacidad cognitiva. Las hormigas forrajeras siempre regresan con presas al nido de los padres. Esta posibilidad se brinda debido al uso de formas para encontrar el camino de regreso después de un viaje de búsqueda de alimento. Uno de estos métodos es la integración de rutas . El uso de la integración de caminos por parte de los insectos significa que están constantemente actualizando su memoria con información sobre la distancia y la dirección en la que han viajado. Aunque el uso de este algoritmo no requiere la capacidad de aprender, sin mecanismos adicionales conduce a errores demasiado grandes para que los insectos encuentren el camino al nido de los padres. Por lo tanto, los científicos creen que todos los insectos sociales utilizan mecanismos de orientación adicionales. Primero, recuerdan las características de la entrada al nido y lo reconocen cuando están a la vista. En segundo lugar, tienen en cuenta la ubicación de los puntos de referencia disponibles sobre el terreno [2] .
Otro mecanismo de orientación que utilizan los insectos son los mapas cognitivos , es decir, la compilación por parte de cada insecto de una imagen mental del área, que refleja la posición del propio insecto, su objetivo (nido parental o fuente de alimento), así como varios puntos de referencia. . La cuestión de la posibilidad de utilizar mapas cognitivos por animales en general, y por insectos en particular, es discutible. Sin embargo, una nueva investigación respalda el uso de mapas cognitivos por parte de las abejas melíferas [2] .
Como uno de los criterios más importantes para determinar el nivel de desarrollo de la inteligencia de los animales en la ciencia, a menudo se acepta su uso de las herramientas más simples [16] . La capacidad de algunas especies de hormigas para usar herramientas fue descubierta por científicos en la década de 1970, pero este descubrimiento recibió menos atención que el descubrimiento del uso de herramientas por parte de los monos chimpancés en la década de 1960. Los investigadores distinguen dos categorías de uso de herramientas por parte de las hormigas: para transportar alimentos y para luchar contra los competidores [2] .
Las hormigas de los géneros Aphaenogaster y Pogonomyrmex sumergen trozos de hojas caídas, madera y tierra seca en alimentos líquidos o gelatinosos (por ejemplo, orugas trituradas o bayas podridas) y luego los transfieren a su hormiguero. Este método permite aumentar la cantidad de comida transportada unas diez veces en comparación con la cantidad que una hormiga puede transportar sin el uso de dispositivos [2] [16] .
Las hormigas del género Aphaenogaster también utilizan este método de transporte de alimentos para engañar a sus competidores. Camponotus , fórmica y otras hormigas cercanas más fuertes las alejan de sus presas, por lo que Aphaenogaster no puede llevar la comida que encuentran en su estómago. En tales casos, Aphaenogaster se acerca sigilosamente a la presa, le arroja un trozo de hoja o tierra e inmediatamente huye. Después de uno o dos minutos, vuelven con cuidado a esta herramienta y la arrastran hasta su nido [16] .
Las hormigas de los géneros Dorymyrmex , Tetramorium y las hormigas cosechadoras lanzan pequeños guijarros o pedazos de tierra en los nidos de las competidoras, colonias de hormigas rivales o nidos de abejas halict . En el primer caso, esto le permite obtener una ventaja competitiva en la lucha por la comida al cortar los caminos a los rivales, en el segundo caso, las abejas que guardan la entrada al visón salen de él, atacan a un grupo grande de hormigas y morir en una batalla desigual [2] [ 16] .
Uno de los problemas no resueltos más importantes en psicología es comprender la esencia de la relación entre la entrada sensorial y la percepción consciente de la información recibida a través de la entrada sensorial. La primera parte de este proceso ha sido estudiada con suficiente detalle, mientras que la segunda parte es poco conocida por los investigadores. La opinión generalmente aceptada en la ciencia es que percibir algo significa crear una representación mental que, por regla general, se basa únicamente en la representación neuronal interna. Una visión alternativa es que la percepción no se basa en la representación interna, sino en la acción. De acuerdo con un enfoque alternativo, percibir algo significa modelar activamente el objeto de la percepción, de modo que la percepción esté determinada por el conocimiento interno (acumulado filogenética y ontogenéticamente ) de cómo las propiedades del aparato sensoriomotor conducen a cambios en la entrada sensorial durante el modelado perceptivo ( un ejemplo es el movimiento de los ojos en humanos) [17] .
A pesar de que la investigación sobre la inteligencia de los insectos y otros animales está estrechamente relacionada con la investigación sobre el cerebro, varios científicos señalan la insuficiencia de utilizar un enfoque reduccionista para estudiar las capacidades cognitivas. Anna Dornhaus y Nigel Franks señalan que los físicos estudian las propiedades hidrodinámicas de los líquidos a un nivel superior al de los átomos que los componen. Del mismo modo, en su opinión, los biólogos cognitivos no deberían limitarse a estudiar la interacción entre neuronas, sino considerar la actividad intelectual de los animales en un nivel superior, teniendo en cuenta el entorno y el desarrollo evolutivo [2] .
Los resultados de la investigación muestran que los insectos pueden responder de manera diferente a los mismos estímulos según el contexto. Tienen la capacidad de desarrollar categorías abstractas y extender las conclusiones extraídas de su exposición a ciertos estímulos en ciertos contextos a otros estímulos en otros contextos. Las abejas pueden resolver la tarea de discriminación de patrones negativos, en la que no son recompensadas por una combinación de estímulos, cada uno de los cuales es recompensado individualmente [2] [18] . Esta capacidad se extiende a aquellos casos en los que los estímulos afectan a diferentes sentidos (por ejemplo, un estímulo afecta a la visión y el otro al olfato). Este hecho significa que el procesamiento de la información en el cerebro del insecto no se lleva a cabo mediante módulos separados, sino de forma centralizada. Los estudios neurobiológicos muestran que la integración de la información procesada se produce en los cuerpos de los hongos , partes del cerebro de los insectos que reciben información de otras partes del cerebro [2] .
Se ha encontrado que Drosophila y otros insectos tienen correlatos neurobiológicos predicción y la capacidad de concentrarse en un estímulo particular, lo cual es una condición necesaria para cualquier aprendizaje, ya que solo es posible si se ignoran las distracciones. Los resultados de la investigación científica confirman la capacidad de los insectos y artrópodos (arañas) para realizar operaciones cognitivas tan complejas como la concentración, la previsión y la planificación [2] .
Las hormigas temnotórax tienen la capacidad de recopilar información heterogénea sobre las características de los sitios de anidación y sacar conclusiones cualitativas basadas en ella utilizando un modelo aditivo ponderado, la estrategia de toma de decisiones más efectiva basada en la generalización de la información. Los insectos pueden encontrar el camino a sus nidos usando mapas de navegación de vectores basados en la información que almacenan, especialmente en las rutas que usan repetidamente, y algunas especies de insectos también pueden usar mapas cognitivos. Estos métodos de orientación de los insectos son muy similares a los métodos de orientación utilizados por los humanos [2] .
Así, los insectos demuestran la capacidad de aprender el procesamiento complejo de la información recibida con la ayuda de diferentes órganos de los sentidos a través de su categorización, generalización e integración. También pueden entrenar a sus parientes, ajustando su comportamiento de acuerdo con el progreso logrado por sus "discípulos". Además, son capaces de utilizar herramientas. Al respecto, algunos científicos creen que los insectos tienen una especie de conciencia o experiencia subjetiva, ya que un comportamiento similar en los humanos parece imposible sin la presencia de la conciencia. Sin embargo, este punto de vista es controvertido [2] .
“No puede haber duda de que puede existir una enorme actividad mental con un valor absoluto extremadamente pequeño de la sustancia nerviosa: por lo tanto, todos conocen los instintos asombrosamente diversos, las habilidades mentales y las inclinaciones de las hormigas, y sin embargo, sus ganglios nerviosos no constituyen ni siquiera un cuarto de una pequeña cabeza de alfiler. Desde este punto de vista, el cerebro de una hormiga es uno de los agregados de átomos de materia más asombrosos del mundo, quizás más asombroso que el cerebro humano.
Carlos Darwin . "El origen del hombre y la selección sexual" [19] [20] [21] .El tamaño del cerebro de un animal y la cantidad de neuronas que contiene están estrechamente relacionados con el tamaño de su cuerpo. Así, el cerebro de una ballena pesa alrededor de 9 kg y contiene más de 200 mil millones de neuronas, el cerebro humano pesa de 1,25 kg a 1,45 kg y contiene alrededor de 85 mil millones de neuronas, el cerebro de una abeja pesa 1 mg y contiene menos de 1 millón neuronas Se cree ampliamente que existe la misma relación entre el tamaño del cerebro y el nivel de inteligencia de los animales. Sin embargo, los científicos han descubierto que muchas diferencias en el tamaño del cerebro están asociadas con ciertas partes del cerebro que son responsables del funcionamiento de ciertos órganos sensoriales o brindan la capacidad de realizar movimientos más precisos [21] [22] .
La investigación muestra que los animales más grandes requieren más neuronas para controlar los músculos más grandes. Según Lars Chittka, estas diferencias son cuantitativas, no cualitativas: en los cerebros de animales más grandes no hubo ninguna complicación significativa, simplemente repiten los mismos circuitos neuronales una y otra vez. Debido a esta diferencia, los animales más grandes pueden ver imágenes más nítidas, tener sentidos más agudos y realizar movimientos más precisos, pero no tienen una inteligencia más desarrollada que los animales más pequeños. Para usar una analogía informática, en muchos casos la diferencia en el tamaño del cerebro es similar a la diferencia en la capacidad de los discos duros, pero no a la diferencia en el rendimiento del procesador. De esto se deduce que para la realización de algunas operaciones cognitivas, que parecen bastante complejas, las capacidades proporcionadas por el diseño del cerebro del insecto son bastante suficientes [21] [22] [23] .
Los resultados de un análisis comparativo mostraron que con un aumento en el volumen del cuerpo en animales (tanto vertebrados como insectos), el volumen del cerebro en términos absolutos aumenta, pero la relación entre el volumen del cerebro y el volumen del cuerpo disminuye. Además, cuanto mayor es el volumen del cerebro, más energía necesita para mantener un funcionamiento normal. Además, cuanto mayor es el volumen del cerebro, más interferencia se produce cuando la información se transmite entre las neuronas y las regiones del cerebro, y más tarda esta transmisión. Sobre la base de muchos estudios realizados desde finales del siglo XX, los científicos han llegado a la conclusión de que el papel clave en el nivel de inteligencia no lo juega el tamaño absoluto o relativo del cerebro, sino la calidad de las conexiones entre sus células [21] . Al mismo tiempo, fue la investigación sobre la inteligencia de los insectos la que se convirtió en una de las contribuciones más importantes que contribuyeron a desmentir el mito sobre la superioridad intelectual de los animales con grandes cerebros [24] .
Al mismo tiempo, al estudiar la inteligencia de los insectos, los científicos tienen en cuenta la diferencia entre los tamaños del cerebro de las diferentes especies de estos animales. Así, Randolph Menzel señala que la diferencia en las habilidades intelectuales de las abejas y Drosophila está asociada con la diferencia en el tamaño de su cerebro: el volumen del cerebro de una abeja, que consta de aproximadamente 1 millón de neuronas, es 30- 50 veces más grande que el volumen del cerebro de Drosophila, que consta de unas 100 mil neuronas. Al mismo tiempo, Menzel también señala la diferencia en la estructura del cerebro de estas dos especies: en una abeja, el volumen de los cuerpos de los hongos, que consta de más de 300 mil neuronas, es aproximadamente el 20% del volumen total del cerebro. mientras que en Drosophila, el volumen de los cuerpos de los hongos, que consta de aproximadamente 2 500 neuronas, es aproximadamente el 2% del volumen total del cerebro. Además, la abeja tiene un sistema visual mucho más desarrollado, y los cuerpos de hongo son centros de orden superior, integrando información que proviene de todos los sentidos, mientras que en Drosophila, los cuerpos de hongo procesan principalmente información olfativa [25] .
Varios científicos están probando la hipótesis del cerebro social (también conocida como la hipótesis de la inteligencia social) en insectos. Según esta hipótesis, en los animales sociales, debido a la necesidad de comunicación constante con una gran cantidad de parientes, como resultado de la evolución, se formó un cerebro más grande en comparación con especies de animales solitarios cercanos a ellos. Además, esta hipótesis sugiere que los animales sociales tienen regiones cerebrales más desarrolladas encargadas de procesar la información relacionada con la comunicación. En los insectos, esto significa una relación mayor entre el volumen de los cuerpos de los hongos y el volumen total del cerebro. Los estudios realizados para probar esta hipótesis en la primera y segunda décadas del siglo XXI no lograron confirmar la existencia de una correlación entre el volumen del cerebro, el volumen de los neurópilos individuales , el nivel de inteligencia y el nivel de sociabilidad en los insectos [26] . Este hecho puede servir como ilustración de la diferencia entre la evolución social de los vertebrados y los insectos: en los vertebrados, condujo a la formación de sociedades individualizadas, donde cada individuo para la interacción social requiere la capacidad de reconocer el comportamiento individual y recordar la experiencia de comunicarse. con representantes específicos de su especie, mientras que en insectos en grandes colonias eusociales la evolución ha llevado a una reducción significativa en el repertorio de comportamiento individual. Sin embargo, se reconoce en la ciencia que los insectos sociales requieren recursos neuronales adicionales para la comunicación y la interacción [27] .
Como alternativa a la hipótesis del cerebro social en relación con los insectos, se planteó la hipótesis de la cognición distribuida (inteligencia distribuida), según la cual la relación entre el volumen de los cuerpos de los hongos y el volumen total del cerebro en los insectos eusociales como resultado de la evolución ha disminuido significativamente debido a la aparición en individuos individuales de la oportunidad a través de la comunicación con parientes de utilizar los recursos intelectuales de toda su colonia en lugar de los recursos individuales. Esta hipótesis encaja en el concepto de superorganismo [28] .
Al igual que los vertebrados , los insectos aprenden diferentes tipos de información con diversos grados de éxito. Por ejemplo, las abejas pueden recordar algunos colores de las fuentes de alimentos la primera vez que los ven, mientras que otras solo los recuerdan después de algunas demostraciones. Además, la conexión entre la estimulación con ciertos estímulos y la recompensa que los acompaña se establece con bastante rapidez, mientras que los insectos recuerdan la estimulación con otros estímulos solo después de mucho tiempo o no la recuerdan en absoluto. Este hecho atestigua el importante papel que desempeña la ecología en el desarrollo de la capacidad de los insectos para asimilar información [2] .
En condiciones ideales, las abejas pueden memorizar aromas, colores y las técnicas de alimentación más apropiadas para varios tipos de flores y retener esta información por el resto de sus vidas. Además, las abejas pueden memorizar entre 40 y 50 coordenadas espacio-temporales de varias fuentes de alimento. Al mismo tiempo, las mariposas solo pueden recordar un tipo de flor a la vez. E incluso en las abejas, la capacidad de recordar información depende del marco temporal de su asimilación, así como de la similitud de estímulos o tareas. Es decir, el número de asociaciones en la memoria de las abejas depende no solo de su capacidad, sino también de la forma de demostrar la información que necesitan recordar [2] .
Así, en algunos casos, los insectos muestran un ingenio considerable, en otros, no pueden hacer frente a la solución de los problemas más simples. Así, las hormigas, las abejas y los abejorros son muy fáciles de aprender a encontrar el camino correcto en laberintos complejos y, en algunos casos, las hormigas se enfrentan a la solución de este problema con la misma velocidad que las ratas , conocidas por su ingenio [29] . Sin embargo, cuando a insectos bien entrenados para atravesar ciertos laberintos se les ofreció atravesar los mismos laberintos en la dirección opuesta, no pudieron usar el conocimiento adquirido y comenzaron a aprender a atravesarlos nuevamente. Al mismo tiempo, las ratas, a diferencia de los insectos, entienden muy rápidamente cómo actuar cuando pasan en dirección opuesta los laberintos por los que ya han pasado antes [30] .
En general, los científicos han establecido dos patrones con respecto a las limitaciones intelectuales de los insectos [31] :
Junto con la resolución de problemas individuales, los insectos sociales utilizan la inteligencia grupal . Una serie de problemas a los que se enfrentan las colonias de insectos superan la capacidad de los individuos para recopilar y procesar información. Estos problemas se resuelven con los esfuerzos conjuntos de muchos insectos. Por ejemplo, una colonia de abejas melíferas, cada una de aproximadamente 1,5 centímetros de largo, puede encontrar eficientemente fuentes de alimento y nidos en un territorio de más de cien kilómetros cuadrados. Una colonia de hormigas Temnothorax albipennis , después de la destrucción del antiguo hormiguero, puede encontrar un lugar para uno nuevo haciendo la mejor elección entre muchas alternativas, incluso si cada hormiga individual ha visitado previamente solo uno o dos lugares fuera de su antiguo hormiguero [2 ] .
Todas las colonias de insectos sociales distribuyen de manera eficiente a los individuos individuales de acuerdo con las condiciones cambiantes y compensan de manera óptima la pérdida de una gran cantidad de trabajadores. Para ello, las colonias de insectos sociales recopilan y almacenan una gran cantidad de información. A través de la comunicación entre individuos, los insectos utilizan la información recopilada por sus familiares y, a menudo, utilizan canales de comunicación especializados para transferir información a aquellas personas que pueden usarla para el propósito previsto. Gracias a esto, se logra un tremendo aumento en las capacidades sensoriales de los individuos individuales. Además, la información puede acumularse en el nido y en las etiquetas de feromonas en el camino a las fuentes de alimento o en las fuentes de alimento mismas [2] .
La distribución de tareas entre individuos se lleva a cabo mediante algoritmos que tienen en cuenta no solo las diferencias entre los individuos, sino también su capacidad para cambiar su comportamiento a través del aprendizaje. Los algoritmos utilizados por las colonias de insectos sociales para la resolución de problemas distribuidos son muy similares a los mecanismos de interacción entre las neuronas cerebrales [32] . Mediante el uso de estrategias colectivas, los insectos superan las limitaciones cognitivas que tiene cada individuo [2] .
En el curso de su actividad vital, los insectos sociales, al igual que otras especies animales, toman constantemente decisiones colectivas. Conradt y Roper propusieron clasificar las decisiones tomadas por los animales en combinadas y consensuadas [33] [34] .
La toma de decisiones en grupo combinado consiste en la elección de una de dos o más opciones de acción por parte de cada animal individualmente sin acuerdo con los familiares. Al mismo tiempo, las acciones de cada animal dependen hasta cierto punto de las acciones de los otros miembros del grupo, y el resultado general de sus acciones afecta el estado de todo el grupo de animales en su conjunto. Esta categoría incluye muchas decisiones con respecto a la búsqueda de alimento de insectos sociales, así como la limpieza de nidos de escombros. Después de tomar una decisión combinada, si existe un conflicto de intereses entre los miembros individuales del grupo, pueden continuar luchando por el control. Por ejemplo, en muchos insectos eusociales, las reinas y las obreras compiten para producir descendencia masculina y destruir los huevos puestos por los rivales. En algunas especies de insectos, las reinas toman el control, mientras que en otras, las obreras [33] [34] toman el control .
La toma de decisiones del grupo de consenso implica la coordinación preliminar de acciones por parte de todos los miembros del grupo al elegir una de dos o más posibles decisiones mutuamente excluyentes. Una vez que se toma una decisión, todo el grupo la obedece. Esta categoría incluye decisiones sobre el movimiento de colonias de insectos sociales, incluida la elección del momento y el lugar para establecer nuevos nidos. Después de una decisión consensuada, en presencia de un conflicto de intereses entre los miembros individuales del grupo, aquellos cuyas acciones óptimas individuales contradicen esta decisión se niegan a llevarlas a cabo y obedecen a la voluntad del colectivo. Este fenómeno se caracteriza como "costos de consenso" [10] [33] [34] .
“Si evaluamos la competencia de las abejas en la toma de decisiones grupales según el criterio de eficiencia, entonces es comparable a la competencia de los comités académicos y corporativos”
Cristóbal Koch [35] .En muchas especies de insectos sociales, la supervivencia de las colonias depende de la efectividad de sus decisiones grupales. Esto es especialmente cierto para la migración de colonias de insectos que viven en cavidades formadas naturalmente (por ejemplo, abejas que arreglan nidos en árboles huecos u hormigas que arreglan nidos en grietas de rocas). Con la elección equivocada, es extremadamente difícil para ellos corregir el error cometido, lo que reduce las posibilidades de supervivencia de la colonia [36] .
Durante mucho tiempo, se creía ampliamente en la ciencia que la efectividad de la inteligencia de los animales debería evaluarse según el criterio de la precisión de sus acciones. Sin embargo, hace relativamente poco tiempo se ha establecido que los animales (incluidos los insectos) tienden a lograr un compromiso entre la velocidad y la precisión en la toma de decisiones (compensación entre velocidad y precisión, SAT) cuando realizan diversas tareas. Esto también es cierto para las decisiones grupales tomadas por insectos sociales [37] [36] .
Las abejas y las hormigas eligen conjuntamente nuevos sitios de anidación en función de un sentido de quórum , es decir, no obedecen la decisión de uno o más líderes, sino que actúan en conjunto. Después de que los exploradores encuentren varios lugares adecuados, la colonia de insectos en su conjunto decide mudarse a uno de estos lugares. Al mismo tiempo, el umbral de quórum cambia según la situación: si hay una necesidad de reasentamiento urgente, el umbral de quórum se reduce; si no hay tal necesidad, se mantiene alto [38] .
En una colonia de abejas de aproximadamente 10.000 obreras, hay varios cientos de exploradores y miles de tomadores de decisiones. El proceso de selección de un nuevo sitio de anidación continúa durante varios días, y los exploradores sugieren muchos posibles sitios de migración. En algunos casos, no se puede llegar a un consenso la primera vez debido a la rivalidad entre los grupos de exploradores y, después del fracaso, el proceso de búsqueda de consenso comienza de nuevo [36] .
Una colonia de hormigas del género Temnothorax suele estar formada por unos 100-200 individuos. Alrededor del 30% de las personas que trabajan participan en la elección de un lugar para un nuevo nido. Los exploradores, después de encontrar un nuevo lugar para el nido, comienzan a movilizar a sus familiares. Tan pronto como el número de exploradores movilizados por cualquier grupo alcanza el umbral de quórum, comienza el proceso de mover toda la colonia al lugar elegido por este grupo [36] .
A pesar de las diferencias significativas en los procesos de migración de abejas y hormigas, utilizan estrategias muy similares: en lugar de comparar directamente varios sitios potenciales por individuos bien informados, sus parientes son movilizados por exploradores competidores, cada uno de los cuales está familiarizado con un solo sitio potencial. para un nuevo nido. Como regla, la selección final de la colonia de un sitio para un nuevo nido es óptima [36] .
Al tomar decisiones colectivas de alimentación, los insectos sociales (como las abejas y las hormigas) deben considerar muchos factores para maximizar el beneficio para toda la colonia y minimizar los costos de tiempo y energía. Además del tiempo y la energía que cada recolector tiene que gastar en llevar comida al nido, la colonia en su conjunto debe, para garantizar la máxima eficiencia, minimizar el tiempo y la energía gastados en la movilización del recolector, teniendo en cuenta la calidad del alimento. , la distancia que lo separa del nido y las características del entorno [39 ] .
En los nidos de insectos sociales, existe una regulación constante del número de grupos que intervienen en la realización de determinadas tareas. Si la colonia experimenta escasez de alimentos, la cantidad de recolectores pronto aumentará. Si es necesario reparar la parte destruida del nido o ampliarlo, aumenta el número de constructores. Esto se logra de dos maneras: involucrando contingentes de insectos de reserva y cambiando insectos involucrados en ciertas tareas para realizar otras tareas [40] . Al mismo tiempo, la regulación de la distribución del trabajo y la división del trabajo de los insectos sociales es tan efectiva que en sus nidos todo el trabajo necesario se realiza a tiempo y las colonias nunca experimentan escasez de mano de obra. Las únicas excepciones son situaciones causadas por la influencia de factores externos. La eficiencia de organizar el trabajo de los insectos sociales en algunos casos excede la eficiencia de organizar el trabajo de las personas [41] .
Para estudiar la capacidad de aprendizaje de los insectos, los científicos utilizan una variedad de métodos. Al estudiar el comportamiento de las abejas y las moscas, el reflejo de extensión de la probóscide inherente a ellas se utiliza como respuesta a los estímulos olfativos y táctiles. Las moscas (especialmente Drosophila) se entrenan usando olores o imágenes visuales (color, contraste, objetos estacionarios y en movimiento) como estímulos, así como un aumento incómodo de la temperatura, sacudidas visuales o mecánicas y comida. Las moscas están entrenadas para cambiar o detener el comportamiento de apareamiento. Los estudios del comportamiento de las mariposas y otros insectos herbívoros se llevan a cabo en el contexto de su elección de lugares para la oviposición y la alimentación. Las cucarachas están entrenadas para moverse a través de varios laberintos.
Algunos de estos métodos también se utilizan con éxito en el estudio del comportamiento de las hormigas. Fueron entrenados para navegar por el laberinto en Y, así como otros tipos de laberintos y otras tareas que involucran la orientación espacial mientras recuerdan la ubicación de una fuente de alimento. Muy a menudo, al realizar estas tareas, las hormigas deben memorizar puntos de referencia visuales o señales propioceptoras . Al mismo tiempo, la capacidad de las hormigas para aprender usando el olfato o el tacto ha sido poco estudiada [2] .
En general, la mayor parte de la investigación sobre la inteligencia de los insectos se realiza en unas pocas especies, como las moscas de la fruta y las abejas melíferas. Dado que en su estudio se lleva a cabo una gran cantidad de investigación neurobiológica y genética, los científicos pueden establecer con gran detalle las conexiones entre el sistema nervioso de estas especies de insectos y su capacidad de aprender [2] .