Investigadores de la Universidad Johns Hopkins han descubierto exactamente cómo las arañas construyen telarañas mediante el uso de visión nocturna e inteligencia artificial para rastrear y registrar cada movimiento de las ocho patas mientras las arañas trabajan en la oscuridad.
Su creación de un manual o algoritmo de construcción web brinda una nueva comprensión de cómo las criaturas con cerebros de una fracción del tamaño de un humano pueden crear estructuras de tal elegancia, complejidad y precisión geométrica.
«Me interesé por primera vez en este tema mientras observaba aves con mi hijo», dijo el autor principal Andrew Gordus, biólogo del comportamiento en el Departamento de Biología de la Escuela Krieger de Artes y Ciencias. «Después de ver una telaraña espectacular, pensé: ‘Si fueras a un zoológico y vieras a un chimpancé construyendo esto, pensarías que es un chimpancé asombroso e impresionante’. Bueno, esto es aún más sorprendente porque el cerebro de una araña es muy pequeño, y me frustró que no sabía más acerca de cómo ocurre este notable comportamiento. Ahora hemos definido toda la coreografía para construir la red, algo que nunca se ha hecho para ninguna arquitectura animal con esta excelente resolución».
Las arañas tejedoras de telarañas que ciegamente se construyen a sí mismas usando solo el sentido del tacto han fascinado a los humanos durante siglos. No todas las arañas construyen telarañas, pero las que lo hacen se encuentran entre un subconjunto de especies animales conocidas por sus creaciones arquitectónicas, como las aves que construyen nidos y los peces globo que crean elaborados círculos de arena cuando se aparean.
El primer paso para comprender cómo los cerebros relativamente pequeños de estos arquitectos animales respaldan sus proyectos de construcción de alto nivel es documentar y analizar sistemáticamente los comportamientos y las habilidades motoras involucradas, lo que nunca se había hecho antes, principalmente debido a los desafíos de captura y las acciones de registro. , dijo Gordus.
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Aquí, su equipo estudió un tejedor de orbes manchados, una araña nativa del oeste de los Estados Unidos que es lo suficientemente pequeña como para caber cómodamente en la punta de un dedo. Para observar las arañas por la noche, el laboratorio diseñó una arena con cámaras infrarrojas y luces infrarrojas. Con esta configuración, monitorearon y registraron seis arañas cada noche mientras construían telarañas. Rastrearon los millones de acciones individuales de las piernas utilizando un software de visión artificial diseñado específicamente para detectar el movimiento de las extremidades.
«Incluso si lo grabas en video, son muchas piernas para rastrear, durante un largo período de tiempo, en muchas personas», dijo el autor principal Abel Corver, un estudiante graduado que estudia diseño web y neurofisiología. «Es demasiado pasar por cada cuadro y anotar los puntos de las patas a mano, así que entrenamos un software de visión artificial para detectar la posición de la araña cuadro por cuadro para poder documentar todo lo que hacen las patas para construir una red completa».
Descubrieron que los comportamientos de creación de telarañas son bastante similares entre las arañas, tanto que los investigadores pudieron predecir en qué parte de la telaraña estaba trabajando una araña con solo ver la posición de una pata.
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«Aunque la estructura final es un poco diferente, las reglas que usan para construir la web son las mismas», dijo Gordus. «Todos usan las mismas reglas, lo que confirma que las reglas están codificadas en sus cerebros. Ahora queremos saber cómo se codifican esas reglas a nivel de las neuronas».
Los hallazgos, ahora disponible en lineaque se publicará en la edición de noviembre de Biología actual.
El trabajo futuro del laboratorio incluye experimentos con drogas que alteran la mente para determinar qué circuitos en el cerebro de la araña son responsables de las diferentes etapas de la construcción de la red.
«La araña es fascinante porque aquí tienes un animal con un cerebro construido sobre los mismos bloques de construcción fundamentales que el nuestro, y este trabajo podría darnos pistas sobre cómo podemos entender sistemas cerebrales más grandes, incluidos los humanos, y creo que es muy interesante». Corver dijo.
Fuente: Universidad Johns Hopkins
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