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Como la mayoría de los animales, los insectos y los cangrejos tienen la
capacidad de detectar visualmente la aproximación de un predador y
también de evitar colisionar con objetos que se encuentren en su
trayectoria de desplazamiento. En milisegundos, sus pequeños cerebros
pueden estimar la distancia y la velocidad a que se acerca un objeto y
así realizar maniobras para esquivarlo. Esta rapidez de reflejos
explica, por ejemplo, por qué es tan difícil atrapar una mosca.
Un equipo del Ifibyne-Conicet, en la Facultad de Ciencias Exactas y
Naturales de la UBA (Fceyn), ya dio con algunas claves de los
mecanismos que emplean estos animales para evitar el choque.
¿Cuál es el factor que dispara la huida? Podría ser cierto
tamaño del objeto, determinada velocidad de los bordes de la imagen en
la retina o la integración de ambos factores. Pero los investigadores
observaron que el movimiento del animal se acelera en el instante en
que el objeto adquiría un determinado tamaño angular.
"Tratamos de determinar de qué manera las neuronas, para
anticipar la colisión, analizan la imagen del objeto que se acerca; es
decir, queremos saber cuál es el parámetro de la imagen que analiza el
cerebro para decidir y controlar la evitación", afirma el doctor Daniel
Tomsic, investigador del Conicet y de la Fceyn.
Los seres humanos realizamos estimaciones sobre la distancia
de los objetos en múltiples situaciones, por ejemplo en un partido de
tenis, en que cada jugador, para responder al saque del oponente, debe
procesar, con una velocidad de microsegundos, la velocidad, la fuerza y
la dirección de la pelota para pegarle en el momento justo y con la
fuerza adecuada. "Todos estos comportamientos están guiados por el
análisis que efectúa el cerebro mientras el objeto se aproxima. Por
ejemplo, analiza la imagen de la pelota, que se agranda más velozmente
a medida que se acerca", dice Tomsic.
Peligro y huida
En el cangrejo, Tomsic ya ha podido identificar las
neuronas especializadas en detectar colisiones. Ahora, el objetivo es
determinar cuál es el parámetro que dispara el reflejo de evitación.
Para eso, los científicos diseñaron un experimento que simula
una situación de peligro y huida. El cangrejo, parado sobre un
dispositivo que registra sus movimientos, recibe de una pantalla la
imagen de un objeto que se expande y simula la aproximación veloz de un
predador. Ante esa visión, el animal intenta la huida, siempre y cuando
el objeto alcance cierto tamaño.
"Con diferentes estímulos encontramos un valor constante que
corresponde al tamaño angular crítico que dispara la respuesta", dice
Tomsic, y aclara: "Eso no ocurre siempre al mismo tiempo, porque las
dinámicas de expansión son diferentes".
Pero los investigadores no sólo estudiaron el comportamiento
de los animales, sino que también quisieron determinar mediante
estudios electrofisiológicos qué pasa en el interior del cerebro. Con
la ayuda de un pequeño electrodo insertado en la neurona detectora de
colisiones, pudieron ver en qué momento se activaba.
A medida que el objeto se acerca (incrementa su tamaño en
forma acelerada), la neurona aumenta la frecuencia en que dispara
potenciales de acción, es decir, las ondas de descarga eléctrica que
emplean estas células para transmitir información a otras neuronas que
activan los músculos para el escape. Encontraron que el momento y la
velocidad con que se ejecuta el escape están en directa relación con la
frecuencia con que disparan estas neuronas. Estas, detectoras de
colisiones, no responden ante cualquier tipo de estímulo, como la luz o
el movimiento tangencial de un objeto. Es decir, sólo aumentan su
actividad ante un objeto que se aproxima, y esta respuesta anticipa el
inicio del escape.
¿Autos más seguros?
La enorme capacidad del pequeño cerebro de los insectos y
cangrejos para procesar información espacial con alta eficiencia ha
despertado el interés de los diseñadores de dispositivos robóticos. En
efecto, en los últimos años, gracias al trabajo conjunto de biólogos,
físicos e ingenieros, hubo un creciente desarrollo de robots a partir
del conocimiento de los sistemas de detección y locomoción de animales
invertebrados. Es más: algunas empresas automotrices están interesadas
en aplicar estos conocimientos para fabricar autos más seguros. La idea
es diseñar sensores electrónicos capaces de detectar objetos (un
vehículo, un animal o una persona) que se encuentren en la línea de
desplazamiento del auto, anticipar una posible colisión y, de este
modo, disparar mecanismos de protección, como la activación de los
airbags o el ajuste de los cinturones de seguridad antes de que se
produzca el choque.
"En el animal hay información valiosa para entender cómo en un
pequeño cerebro se pueden realizar cálculos que permiten anticipar y
evitar las colisiones. Cuántos de esos datos vamos a poder extraer en
el mediano plazo y trasladarlos no lo sé, pero esa información existe y
está disponible, tenemos que ir por ella", concluye Tomsic.
Centro de Divulgación Científica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires
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