Um estudo conduzido por cientistas da Universidade Johns Hopkins observou que criaturas que vão desde microorganismos e peixes até cães e humanos exibem padrões de movimento semelhantes para compreender o que os rodeia. Em particular, os peixes-faca elétricos que vivem na bacia amazônica mudam seus padrões de movimento com base nos níveis de luz, a fim de sentir melhor o ambiente ao seu redor. O estudo descobriu que esse comportamento sensorial é consistente em organismos que vão desde amebas a morcegos e humanos.
Cientistas da Universidade Johns Hopkins descobriram que organismos que vão desde microorganismos até humanos têm movimentos sensoriais consistentes e dependentes que têm aplicações potenciais em robótica.
A razão pela qual um peixe-faca chapinha na água é a mesma razão pela qual um cachorro fareja ou uma pessoa olha ao redor em um novo lugar, para aprender sobre o que está ao seu redor. Os cientistas demonstraram pela primeira vez que vários organismos, até mesmo microorganismos, usam os mesmos padrões de movimento para perceber o mundo.
“As amebas nem sequer têm sistema nervoso, mas o seu comportamento tem muito em comum com o equilíbrio postural dos humanos ou com os peixes escondidos em tubos”, disse o autor Noah Cowan, professor de engenharia mecânica na Universidade Johns Hopkins. “O facto de estes organismos estarem tão distantes uns dos outros na árvore da vida sugere que a evolução convergiu para a mesma solução através de mecanismos subjacentes muito diferentes”.
Esta pesquisa, que tem implicações importantes para a cognição e a robótica, foi publicada na Nature Machine Intelligence.
As descobertas resultam dos esforços da equipa de investigação para descobrir o que o sistema nervoso dos animais faz quando se movem para melhorar a sua percepção do mundo, e se esse comportamento pode ser traduzido em sistemas de controlo robóticos.
Ao observar o peixe-faca elétrico no tanque, os pesquisadores notaram que o peixe-faca elétrico balançava para frente e para trás com muito mais frequência quando a luz estava fraca. Quando a luz acende, os peixes balançam suavemente e ocasionalmente fazem movimentos rápidos.
O peixe-faca na natureza tem genes programados para buscar refúgio de predadores. Eles emitem eletricidade fraca para sentir sua localização e procurar abrigo. Balanços rápidos permitem que eles sintam ativamente o ambiente ao seu redor, especialmente em águas escuras. Sob a luz, eles ainda fazem esses movimentos rápidos, mas com muito menos frequência.
"Descobrimos que a estratégia ideal é mudar brevemente para o modo de exploração quando a incerteza é muito alta e depois voltar para o modo de exploração quando a incerteza diminuir", disse o primeiro autor Debojyoti Biswas, pesquisador de pós-doutorado na Universidade Johns Hopkins.
Esta é a primeira vez que os cientistas descobrem esta estratégia de mudança de modo em peixes. Esta é também a primeira vez que alguém associa este comportamento a uma espécie diferente. A equipe criou um modelo que simula comportamentos perceptivos importantes e, usando trabalhos de outros laboratórios, descobriu as mesmas ações perceptualmente dependentes em outros organismos. As criaturas que compartilham comportamentos com os peixes incluem amebas, mariposas, baratas, toupeiras, morcegos, ratos e humanos.
“Não encontramos nenhum estudo na literatura que violasse as regras que encontramos em peixes elétricos, nem mesmo organismos unicelulares como a ameba, que detectam campos elétricos”, disse Cowan.
Os cientistas estão apenas começando a entender como os animais controlam inconscientemente o movimento sensorial. A equipe de pesquisa suspeita que todos os seres vivos possuem cálculos cerebrais que gerenciam a incerteza.
“Se você for a um supermercado, verá pessoas esperando na fila alternando entre ficar paradas e em movimento”, disse Cowan. "Achamos que é a mesma coisa: para manter um equilíbrio estável, é preciso mover-se um pouco de vez em quando, como um peixe-faca, para ativar os sensores. Descobrimos que estas assinaturas estatísticas de movimento são comuns a uma variedade de animais, incluindo humanos."
A equipe espera que as descobertas possam ser usadas para melhorar drones de busca e resgate, rovers espaciais e outros robôs autônomos. Em seguida, eles testarão se seus insights se aplicam a outros organismos, até mesmo a plantas.