Un algoritmo cerebrale governa il processo decisionale

 di Pablo Javier Piacente del Sitio Web Tendencias21

Secondo simulazioni al computer, governano gli stessi principi geometrici processo decisionale spaziale negli animali diversi come insetti e pesci. Credito: Istituto Max Planck per il comportamento animale Vivek Sridhara.

Un algoritmo comune che governa il processo decisionale tra le specie suggerisce che i principi geometrici fondamentali possono spiegare come e perché gli animali si muovono in quel modo. I ricercatori dell'Università di Costanza e del Max Planck Institute for Animal Behavior in Germania hanno scoperto una regola unica che gli animali usano per prendere decisioni spaziali mentre sono in movimento.

Le decisioni si basano su un algoritmo, che è stato identificato dagli scienziati attraverso le tecnologie della realtà virtuale.

Per gli specialisti tedeschi, gli animali possono far fronte alla complessità ambientale utilizzando uno schema decisionale binario, che riduce l'enorme diversità di opzioni a due sole alternative.

In questo modo gli esemplari delle specie più svariate sono in grado di prendere decisioni efficaci e rapide in relazione alla loro collocazione spaziale e ai loro spostamenti. 

Secondo un comunicato stampa, l'algoritmo viene utilizzato dagli animali per decidere dove andare tra le tante possibilità.

In questo modo, un insieme di principi geometrici di base servirebbe a spiegare e comprendere i movimenti effettuati dagli animali quando si muovono nello spazio, a ulteriore riprova dell'importanza dell'ordine matematico e delle forme geometriche nell'ordinamento della realtà.

In diverse specie animali

Nel nuovo studio interdisciplinare condotto da scienziati tedeschi, recentemente pubblicato negli Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS), hanno collaborato anche specialisti del Weizmann Institute of Science in Israele e dell'Università Eötvös Loránd, in Ungheria.

I ricercatori hanno costruito un modello computazionale del processo decisionale nel cervello, che ha permesso loro di ottenere nuove informazioni su come gli animali prendono decisioni spaziali. 

Il modello è stato confrontato in movimenti reali utilizzando tecnologie di realtà virtuale immersiva, che hanno permesso agli scienziati di studiare i movimenti nello spazio di tre specie: il moscerino della frutta, la locusta del deserto e il pesce zebra.

In questo modo hanno potuto confrontare il modello in animali che volano, camminano e nuotano, verificando che gli stessi principi governano i movimenti di specie che si muovono in contesti completamente diversi.

Il modello principale alla base dell'algoritmo scoperto è la ramificazione:

Di fronte a uno scenario che mostra loro un'infinità di alternative, gli animali tendono a "ordinare" la realtà in due modi possibili.

Questa biforcazione consente loro di scartare rapidamente le opzioni che sorgono nello schema binario, fino a quando non selezionano finalmente una possibilità definitiva.

 

Il percorso verso la decisione finale viene preso rapidamente, ma consuma un numero complesso di reti neurali nel cervello degli animali.

Decisioni improvvise che rispondono ai cambiamenti dell'ambiente

Una serie di bruschi cambi di direzione e movimenti, che sono associati all'esclusione di una delle opzioni disponibili nella struttura binaria, sono il risultato di improvvise variazioni della dinamica neurale.

Apparentemente, tutte le specie mostravano esattamente le stesse biforcazioni previste secondo l'algoritmo.

Inoltre, questo processo decisionale, estremamente efficace in contesti ecologici complessi e diversificati, non viene utilizzato solo a livello individuale.

Gli scienziati hanno anche scoperto che gli stessi principi geometrici probabilmente si applicano al processo decisionale spaziale da parte di collettivi di animali, come mandrie o greggi.

Infine, gli specialisti hanno evidenziato che le rappresentazioni neurali delle opzioni che gli animali considerano cambiano inevitabilmente mentre si muovono nello spazio.

Ciò significa che la valutazione e la decisione vengono prese praticamente contemporaneamente:

gli animali non selezionano prima un luogo e poi si spostano verso il bersaglio, ma fanno la scelta praticamente contemporaneamente agli stimoli che ricevono dall'ambiente.

Riferimento

• La geometria del processo decisionale negli individui e nei collettivi - Vivek H. Sridhar, Liang Li, Dan Gorbonos, Máté Nagy, Bianca R. Schell, Timothy Sorochkin, Nir S. Gov e Iain D. Couzin. PNAS (2021). DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2102157118

Pubblicato su: https://www.bibliotecapleyades.net/ciencia3/ciencia_brain171.htm

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