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04 diciembre 2017

Física, Ecología y Cognición. Una serie de encuentros improbables

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El proceso de búsqueda

Una propiedad omnipresente en el comportamiento de los seres vivos es su necesidad de llevar a cabo procesos de búsqueda para garantizar y aumentar sus posibilidades de supervivencia y/o reproducción. A nivel comportamental podemos denominar “búsqueda” a cualquier proceso a través del cual un individuo o grupo explora un espacio, físico o virtual, para encontrar un objetivo concreto de cuya ubicación posee una información solamente parcial o nula, o que no es capaz de procesar por completo.

Esta incertidumbre o ausencia de información provoca que los procesos de búsqueda representen un reto importante para los seres vivos, de modo que el éxito de toda búsqueda radica en la capacidad que éstos tengan para desarrollar activamente estrategias que les permitan explorar su entorno, y reducir así o compensar progresivamente la incertidumbre. Por ejemplo, los animales necesitan explorar eficientemente territorios en busca de comida, refugio o compañeros, del mismo modo los humanos somos capaces de desarrollar estrategias para llevar a cabo búsquedas en contextos más abstractos (resolución de problemas mentales, reconocimiento de patrones, búsquedas en espacios virtuales o bases de datos, etc.) que implican una exploración a nivel interior o cerebral.

Los animales necesitan explorar eficientemente territorios en busca de comida, refugio o compañeros / Imagen: pixabay

Podemos denominar como “teoría de búsqueda” al campo disciplinar que estudia de manera teórica la eficiencia que cada estrategia de búsqueda tiene en un contexto concreto, así como las estrategias de búsqueda reales que las especies biológicas implementan en su entorno natural, y que presumiblemente responden a algún criterio de optimización que habrían desarrollado evolutivamente para resolver de forma eficiente sus necesidades básicas particulares.

La teoría de búsqueda: un reto multidisciplinar, como la física

Uno de los atractivos actuales de una “teoría de búsqueda” reside en que plantea un apasionante reto investigador desde el punto de vista multidisciplinar. Hay que tener en cuenta que el estudio de los procesos de búsqueda, del tipo que sean, pasa por el análisis de trayectorias y movimientos (de exploración). El campo de la ciencia que históricamente se ha encargado de desarrollar teorías y herramientas capaces de describir patrones y trayectorias de movimiento es la física, desde las leyes que describen el movimiento harmónico y ordenado de los objetos sólidos (como la órbita elíptica de los planetas alrededor del Sol), hasta las teorías del movimiento Browniano que explican el movimiento aparentemente aleatorio o caótico a escala molecular. Por tanto, la física ofrece un bagaje teórico y metodológico de enorme interés para los biólogos, sociólogos o psicólogos interesados en el estudio de patrones de movimiento.

Una rama de la ecología bastante reciente pero que está viviendo un fuerte desarrollo, en parte gracias a que ha sabido explotar convenientemente este bagaje, es la ecología del movimiento. El gran reto de ésta consiste en llegar a discernir las fuerzas y motivaciones comportamentales de los organismos vivos a partir exclusivamente del estudio de sus trayectorias de movimiento. Para ello se utilizan nuevas tecnologías (telemetría o GPS en el caso de grandes organismos, o técnicas de rastreo por microscopio en el caso de escalas pequeñas) para monitorizar y comprender el movimiento de los individuos con una resolución y alcance espacio-temporal impensables hasta hace poco. Se trata, pues, de un área transversal a la teoría de búsqueda, con la cual tiene numerosas relaciones, y en la cual resulta cada vez más habitual encontrar proyectos de investigación en los que físicos y ecólogos combinan esfuerzos y capacidades para ofrecer modelos o teorías que expliquen, por ejemplo, la forma en que muchas especies cambian sus patrones de búsqueda de alimento en función de las condiciones ambientales.

El viaje de los linces  Kahn y Kentaro localizados con collares GPS/ Proyecto Life+Iberlince

Los investigadores de este campo, sin embargo, son conscientes de que esta asociación física-ecología tiene una ‘tercera pata’ poco desarrollada aún pero imprescindible para poder alcanzar nuestros objetivos, como es la de la cognición. El hecho de que la física tradicional se desarrollase para entender el movimiento de partículas u objetos sometidos únicamente a fuerzas o condicionamientos externos (tales como campos gravitatorios, magnéticos, etc.) representa una limitación evidente. Por contra, el estudio de los seres vivos implica, aún desde una visión reduccionista, la consideración también de condicionamientos internos (el nivel de saciedad, por ejemplo, en las trayectorias de búsqueda de alimento) que actúan de forma acoplada con los órganos sensores para dirigir el comportamiento final del individuo.

Converger para comprender

Ante esta situación, el objetivo futuro, por tanto, debería pasar por identificar progresivamente la existencia de aquéllos elementos básicos que los modelos físicos y ecológicos necesitan incorporar para entender las motivaciones reales que orquestan estos procesos. A modo de ejemplo, actualmente se trabaja en el desarrollo de modelos teóricos de ‘partículas mínimas inteligentes’ para entender qué elementos mínimos son indispensables para que un proceso cognitivo pueda dar lugar a patrones de movimiento inteligentes (en el sentido de que puedan mostrar estrategias óptimas o propias de organismos complejos), una cuestión que tiene una importancia evidente desde el punto de vista de la evolución de los sistemas cognitivos.

En la medida en que estas metodologías se combinen, se desarrollen conjuntamente y se vayan incorporando a las líneas de trabajo tradicionales en las ciencias del comportamiento, confiamos que contribuyan a un avance cualitativo en la comprensión de cómo los organismos buscan y encuentran soluciones para su supervivencia.

Daniel Campos Moreno

Universidad Autónoma de Barcelona

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