Cognición de insectos

La cognición de los insectos describe las capacidades mentales y el estudio de esas capacidades en los insectos . El campo se desarrolló a partir de la psicología comparada, donde los primeros estudios se centraron más en el comportamiento animal . [1] Los investigadores han examinado la cognición de los insectos en abejas , moscas de la fruta y avispas . [2] [3]  

Una neurona (verde y blanca) en el cerebro de un insecto (azul)

Las preguntas de investigación consisten en experimentos destinados a evaluar las habilidades de los insectos como la percepción, [4] las emociones [1] [5] la atención, [3] la memoria (nido múltiple de avispas), [1] la cognición espacial, [1] [6] el uso de herramientas , [3] resolución de problemas, [3] y conceptos . [3] [7] A diferencia del comportamiento animal, el concepto de cognición grupal juega un papel importante en los estudios de insectos. [7] [8] [9] Se presume que algunas clases de insectos como las hormigas y las abejas piensan con una cognición grupal para funcionar dentro de sus sociedades; [8][9] estudios más recientes muestran que la cognición individual existe y juega un papel en la tarea cognitiva general del grupo. [5] Los experimentos de cognición de insectos han sido más frecuentes en la última década que antes. [3] Es lógico para la comprensión de las capacidades cognitivas como adaptaciones a diferentes nichos ecológicos bajo la facultad cognitiva por especie al analizar comportamientos, esto significa ver los comportamientos como adaptaciones al entorno de un individuo y no ponderarlos más avanzados en comparación con otros individuos diferentes. . [10]

Insectos que buscan alimento en una flor amarilla

Los insectos habitan en muchos entornos diversos y complejos en los que deben encontrar alimento. La cognición determina cómo un insecto llega a encontrar su alimento. Las capacidades cognitivas particulares que utilizan los insectos para encontrar comida han sido el foco de muchas investigaciones científicas. [11] Los insectos sociales son a menudo sujetos de estudio y se ha descubierto mucho sobre la inteligencia de los insectos al investigar las habilidades de las especies de abejas . [12] [3] Las moscas de la fruta también son sujetos de estudio comunes. [13]

Sesgos de aprendizaje

A través del aprendizaje, los insectos pueden aumentar su eficiencia de búsqueda de alimento, disminuyendo el tiempo dedicado a buscar alimento, lo que permite más tiempo y energía para invertir en otras actividades relacionadas con el fitness , como buscar pareja. Dependiendo de la ecología del insecto, se pueden usar ciertas señales para aprender a identificar rápidamente las fuentes de alimentos. A lo largo del tiempo evolutivo, los insectos pueden desarrollar sesgos de aprendizaje evolucionados que reflejan la fuente de alimento de la que se alimentan. Los sesgos en el aprendizaje permiten a los insectos asociar rápidamente características relevantes del medio ambiente que están relacionadas con la comida. Por ejemplo, las abejas tienen una preferencia no aprendida por los patrones radiantes y simétricos, características de las flores naturales en las que las abejas se alimentan. [14] Además, las abejas que no tienen experiencia en la búsqueda de alimentos tienden a tener una preferencia no aprendida por los colores que un recolector experimentado aprendería más rápido. Estos colores tienden a ser los de las flores muy gratificantes en ese entorno en particular. [15]

Aprendizaje de tiempo-lugar

Además de las señales más típicas como el color y el olor, los insectos pueden usar el tiempo como una señal para buscar comida. [16] El tiempo es una señal particularmente importante para los polinizadores . Los polinizadores se alimentan de flores que tienden a variar de manera predecible en el tiempo y el espacio, dependiendo de la especie de flor, los polinizadores pueden aprender el momento de la floración de las especies de flores para desarrollar rutas de alimentación más eficientes. Las abejas aprenden en qué momentos y en qué áreas los sitios son gratificantes y cambian su preferencia por sitios en particular según la hora del día. [17] Se ha demostrado que estas preferencias basadas en el tiempo están ligadas a un reloj circadiano en algunos insectos. En ausencia de señales externas, las abejas seguirán mostrando un cambio en la preferencia por una recompensa dependiendo del tiempo, lo que implica fuertemente un mecanismo interno de mantenimiento del tiempo, es decir , el reloj circadiano, en la modulación de la preferencia aprendida. [18] Además, las abejas no solo pueden recordar cuándo un sitio en particular es gratificante, sino que también pueden recordar en qué momentos son rentables varios sitios diferentes. [19] Ciertas especies de mariposas también muestran evidencia de aprendizaje en el tiempo y el lugar debido a su comportamiento de búsqueda de alimento en la línea de trampas . [20] Esto ocurre cuando un animal visita constantemente los mismos sitios de alimentación de manera secuencial a lo largo de varios días y se cree que sugiere una capacidad de aprendizaje en el tiempo y el lugar.

Capacidad de innovación

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Un abejorro con experiencia en la tarea de tirar de cuerdas tira de la cuerda para alcanzar una flor azul artificial llena de solución de azúcar [21]

Los insectos también son capaces de realizar innovaciones de comportamiento. La innovación se define como la creación de un comportamiento aprendido nuevo o modificado no encontrado previamente en la población. [22] Las habilidades innovadoras se pueden estudiar experimentalmente en insectos mediante el uso de tareas de resolución de problemas. [23] Cuando se les presenta una tarea de tirar de cuerdas, muchos abejorros no pueden resolver la tarea, pero algunos pueden innovar la solución. Aquellos que inicialmente no pudieron resolver la tarea pueden aprender a resolverla observando a una abeja innovadora resolviendo la tarea. Estos comportamientos aprendidos pueden luego propagarse culturalmente a través de las poblaciones de abejas. [21] Estudios más recientes en insectos han comenzado a observar qué rasgos ( por ejemplo , la tendencia exploratoria) predicen la propensión de un insecto individual a ser un innovador. [24]

Aprendizaje social de los sitios de alimentación.

Los insectos pueden aprender sobre los sitios de alimentación mediante la observación o la interacción con otros individuos, lo que se denomina aprendizaje social. Esto se ha demostrado en abejorros. Los abejorros se sienten atraídos por las flores de recompensa más rápidamente si están ocupados por otros abejorros y aprenden más rápidamente a asociar esa especie de flor con la recompensa. [25] Ver un conespecífico en una flor aumenta las preferencias por flores de ese tipo. Además, los abejorros se basarán más en las señales sociales cuando una tarea es difícil en comparación con cuando una tarea es simple. [26]

Las hormigas mostrarán los sitios de comida de sus congéneres que han descubierto en un proceso llamado ejecución en tándem . Este se considera un caso raro de enseñanza, una forma especializada de aprendizaje social, en el reino animal. [27] La enseñanza implica interacciones consistentes entre un tutor y un alumno y el tutor generalmente incurre en algún tipo de costo para transmitir la información relevante al alumno. En el caso de correr en tándem, la hormiga está disminuyendo temporalmente su propia eficiencia de alimentación para demostrarle al alumno la ubicación de un sitio de alimentación.

Evidencia de cultura acumulativa

Los estudios en abejorros han proporcionado evidencia de que algunos insectos muestran los comienzos de la cultura acumulativa a través del acto de refinar los comportamientos existentes en formas más eficientes. Los abejorros pueden mejorar una tarea en la que deben tirar de una pelota a un lugar en particular, un comportamiento previamente aprendido socialmente, utilizando una ruta más óptima en comparación con la ruta que utilizó su demostrador. [28] Esta demostración de refinamiento de un comportamiento existente previamente observado podría considerarse una forma rudimentaria de cultura acumulativa, aunque esta es una idea muy controvertida. Es importante decir que el verdadero cultivo acumulativo ha sido difícil de mostrar en insectos y, de hecho, en todas las especies. Esto requeriría que la cultura se acumule a lo largo de generaciones hasta el punto en que ningún individuo pueda generar de forma independiente el comportamiento completo. [29]

Papel de los cuerpos en forma de hongo

Diagrama del cuerpo del hongo mosca de la fruta.

Una región del cerebro importante y altamente estudiada involucrada en la búsqueda de alimento de los insectos son los cuerpos de los hongos , una estructura implicada en las habilidades de aprendizaje y memoria de los insectos. El cuerpo del hongo consta de dos tallos grandes llamados pedúnculos que tienen proyecciones en forma de copa en sus extremos llamadas cálices. El papel de los cuerpos de los hongos está en la integración sensorial y el aprendizaje asociativo. [30] Permiten al insecto emparejar información sensorial y recompensa. Los experimentos en los que la función de los cuerpos de los hongos se ve afectada por la ablación encuentran que los organismos tienen un comportamiento normal pero tienen un aprendizaje deficiente. Las moscas con cuerpos de hongos dañados no pueden formar una asociación de olor [31] y las cucarachas con cuerpos de hongos dañados no pueden hacer uso de la información espacial para formar recuerdos sobre ubicaciones. [32]

Plasticidad del cuerpo del hongo

Los cuerpos de los hongos pueden cambiar de tamaño a lo largo de la vida de un insecto. Existe evidencia de que estos cambios están relacionados con el inicio de la búsqueda de alimentos, así como con la experiencia de la búsqueda de alimentos. En algunos himenópteros, los cuerpos de los hongos aumentan de tamaño cuando las enfermeras se convierten en recolectoras y comienzan a buscar la colonia. [33] Las abejas jóvenes comienzan como enfermeras que se ocupan de la alimentación y el saneamiento de las larvas de la colmena. A medida que una abeja envejece, experimenta un cambio en las tareas de enfermera a recolectora, dejando la colmena para recolectar polen. Este cambio de trabajo conduce a cambios en la expresión genética dentro del cerebro que están asociados con un aumento en el tamaño del cuerpo de los hongos. [33] También se ha demostrado que algunas mariposas experimentan un aumento en el tamaño del cuerpo del hongo dependiente de la experiencia. [34] El período de mayor aumento en el tamaño del cerebro generalmente se asocia con un período de aprendizaje a través de experiencias de búsqueda de alimento que demuestran la importancia de esta estructura en la cognición de búsqueda de alimento de los insectos.

Evolución del cuerpo del hongo

Múltiples taxones de insectos han desarrollado cuerpos de hongos más grandes de forma independiente. Las demandas de cognición espacial de la búsqueda de alimento se han visto implicadas en casos en los que han evolucionado cuerpos de hongos más sofisticados. [35] Las cucarachas y las abejas, que están en diferentes órdenes, se alimentan en un área grande y hacen uso de la información espacial para regresar a los sitios de alimentación y lugares centrales, lo que probablemente explica sus cuerpos de hongos más grandes. [36] Compare esto con un díptero como la mosca de la fruta Drosophila melanogaster , que tiene cuerpos de hongos relativamente pequeños y demandas de aprendizaje espacial menos complejas.

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