A mente de um formigueiro

Colônias de insetos sociais, como abelhas e formigas, são frequentemente consideradas “superorganismos”: eles têm partes especializadas  —  as operárias individuais —  que agem juntos para o bem comum. Os insetos em uma colônia trabalham em conjunto para reproduzir, migrar e sentir seu ambiente e até mesmo tomar decisões coletivas sobre o que fazer.

A natureza da mente de colônia dessas criaturas levou Stephen Pratt, biólogo comportamental da Universidade do Estado do Arizona, a considerar a possibilidade de estudar o comportamento desses insetos da mesma forma que os psicólogos estudam o comportamento humano, por exemplo, com experimentos que obrigam as formigas a dificultar decisões e trade-offs. Na Annual Review of Entomology de 2018, Pratt explora a utilidade dessa abordagem. Ele conversou com a Knowable Magazine sobre o que aprendeu. Esta conversa foi editada em termos de duração e clareza.

Como uma colônia de formigas se parece com um cérebro?

Na analogia, uma formiga é uma célula cerebral, ou neurônio, e uma colônia é um cérebro. Os neurônios são simples em relação ao todo ao qual pertencem. Suas interações entre si geram a produção altamente complexa do cérebro como um todo. A cognição emerge das interações entre um grande número de neurônios.

A mesma coisa acontece em uma colônia de formigas. As colônias tomam decisões, alocam mão de obra, se movem de forma coesa. Todas essas propriedades em nível de grupo surgem de interações entre um grande número de membros individuais da colônia. Um cérebro ou uma colônia processa informações sobre seu ambiente e sobre seu próprio estado e, em seguida, produz algum comportamento adaptativo que é apropriado para as condições. Você pode chamar isso de cognitivo.

A psicologia desenvolveu muitos métodos precisos e rigorosos, abordagens analíticas e conceitos para entender a tomada de decisão, a aprendizagem e outros aspectos da cognição que foram aplicados a humanos e outros animais  —  mas geralmente foram aplicados a indivíduos, não a coletivos. Estamos usando esse poço profundo de ideias e métodos para abordar um tipo diferente de inteligência, uma inteligência coletiva em vez de uma inteligência individual.

Claro, existem algumas diferenças óbvias. Os neurônios estão em uma neuroanatomia relativamente fixa com conexões muito específicas. Não existem duas formigas que tenham uma relação fixa uma com a outra. Eles estão em constante movimento. É um tipo de sistema muito mais fluido e dinâmico. Isso deve ser importante para o modo como funcionam.

Na natureza, as colônias de formigas Temnothorax rugatulus vivem em pequenas fendas nas rochas. No laboratório, os ninhos artificiais podem ser alterados para variar os níveis de luz e outras condições ao selecionar um novo ninho. Aqui, uma colônia é mostrada em um ninho artificial com o telhado removido. Stephen Pratt.

E um neurônio não é tão independente quanto uma formiga. Uma formiga individual é ela própria uma espécie de entidade que toma decisões. Ela tem um cérebro próprio. Nesse sentido, a colônia é um cérebro feito de cérebros. Uma das coisas interessantes sobre as colônias é que você pode desmontá-las e fazer testes bastante sofisticados nas partes  —  nas formigas individualmente  —  bem como na colônia como um todo. Isso tem implicações para os tipos de experimentos que podemos fazer.

Muito do seu trabalho se concentra na escolha de formigueiros por colônias de formigas. Você pode descrever o que está acontecendo aqui?

Estudamos formigas Temnothorax, que vivem em fendas de rocha ou nozes ocas. Quando precisam se mudar para um novo ninho, enviam batedores que encontram novas cavidades, escolhem a melhor e organizam a mudança. É um sistema muito organizado e fácil de fazer uma versão artificial. As colônias são minúsculas, apenas algumas centenas de operárias, para que possam viver em um pequeno prato que cabe na palma da sua mão.

Você destrói o ninho delas tirando o telhado. Em seguida, você fornece a elas um ou mais novos ninhos potenciais para escolher e se mover. Sabemos que as formigas preferem ninhos escuros com entradas pequenas, provavelmente porque isso garante que tenham um ninho que possa ser defendido. Isso torna mais fácil apresentar desafios e observar em detalhes como eles resolvem o problema.

Quais são algumas das coisas principais que você encontrou até agora?

Um dos experimentos que fizemos comparou a capacidade de formigas ou colônias individuais de distinguir os níveis de luz. Descobrimos que, quando as diferenças de luz são mínimas, as colônias tomam decisões melhores do que as formigas individuais. É um bom exemplo da sabedoria das multidões  — os grupos podem melhorar sua acuidade ou precisão combinando os esforços de muitos indivíduos relativamente barulhentos e imprecisos.

Mas onde há uma grande diferença no brilho, os indivíduos que trabalham por conta própria realmente acertam a pergunta com mais frequência do que a colônia. Isso nos surpreendeu, porque esperávamos que a sabedoria das multidões funcionasse de forma generalizada.

Nosso melhor palpite é que há uma desvantagem na maneira como essas colônias integram as informações. Uma formiga encontra um ninho escuro, e ela vai recrutar um companheiro de ninho com uma probabilidade que depende do quão escuro o ninho está. Outra formiga encontrará um ninho concorrente que talvez seja um pouco mais brilhante, então ela recrutará um companheiro de ninho para isso com uma probabilidade um pouco menor, porque o ninho não é tão bom.

A formiga que foi recrutada então decide se vai ficar com aquele ninho e começar a recrutar ainda outras para ele. Isso permite que a colônia detecte uma pequena diferença no nível de luz e vá para o ninho mais escuro e melhor.

Mas às vezes, por acaso, uma formiga comete um erro e recruta outras para um ninho que não é muito bom. Se as formigas que ela recruta também cometem um erro e ficam muito animadas com esse ninho não muito bom, então logo você pode ter uma amplificação do erro — a loucura das multidões. Isso não acontece com frequência, mas é um perigo que está sempre presente.

Para uma formiga individual, isso não pode acontecer, porque ela tem que fazer tudo sozinha. Se for óbvio qual ninho é mais brilhante, uma formiga individual pode resolvê-lo por conta própria com alta probabilidade de estar certa. E uma vez que ela não corre o risco de cair em uma cascata de feedback positivo, então talvez ela possa se sair melhor nesses casos do que uma colônia.

E se você der às formigas um problema mais complexo?

Às vezes, você tem compensações, os trade-offs, em que não há uma resposta certa e óbvia. Você tem o ninho A, que é mais escuro do que o ninho B, mas tem uma entrada maior, então você não pode ter tudo. Essa é uma decisão muito difícil de tomar, para qualquer entidade  —  para humanos, para animais ou para colônias.

O interessante aqui é que existem alguns “efeitos chamariz” bem conhecidos. Se você se deparar com uma decisão difícil e uma terceira opção for apresentada, que é claramente pior do que uma das duas primeiras, isso pode tornar a opção que é comparada a mais atraente. Em termos econômicos formais, esse tipo de comportamento é irracional, porque a terceira opção  — que é obviamente uma escolha terrível  —  não deve influenciar a forma como alguém avalia as outras duas opções. Mas os humanos fazem isso o tempo todo.

E formigas?

As formigas individuais fazem a mesma coisa. Você tem duas opções que envolvem uma troca e uma terceira opção que é claramente pior do que uma  —  o mesmo nível alto de luz, digamos, mas uma entrada maior também. Isso faz com que uma das outras opções, o ninho brilhante com a pequena entrada, pareça muito mais atraente para as formigas individualmente. Você coloca uma formiga individual em uma caixa sozinha, ela se comportará como uma pessoa e mudará sua preferência quando você tiver a isca.

Mas quando damos exatamente o mesmo desafio à colônia como um todo, eles se comportam como os economistas dizem que deveriam  —  eles ignoram o engodo. A colônia é mais racional porque nenhuma formiga visita todas as três opções e passa pelas comparações. Em vez disso, algumas formigas visitam a primeira opção, formigas totalmente diferentes visitam a segunda e outras ainda visitam a terceira. Isso significa que a etapa de avaliação, onde a colônia está obtendo dados sobre a qualidade de cada opção, é totalmente independente, que é o que os economistas dizem que você deve fazer.

Então as colônias de formigas são mais racionais do que as pessoas?

Nesse sentido formal, elas são.

E o aprendizado e a memória? As colônias também têm um equivalente a isso?

Tem havido menos trabalho sobre isso. Um estudo que fizemos encontrou um efeito relativamente sutil. Fizemos as colônias se moverem continuamente. Para algumas colônias, a característica que melhor distinguiu os ninhos dos piores foi o tamanho de entrada menor  —  que sempre foi o atributo mais informativo. Para outras colônias, o atributo que distinguia os ninhos bons dos ruins era o nível de luz mais baixo. Portanto, os dois conjuntos de colônias estavam tomando decisões repetidas vezes, mas usando critérios diferentes.

O laboratório de Stephen Pratt usa ninhos artificiais para apresentar desafios cognitivos às colônias de formigas. Os ninhos consistem em uma cavidade cortada em uma ripa de madeira e prensada entre lâminas de vidro, com uma entrada perfurada pelo telhado. Ao construir ninhos que variam em atributos importantes para as formigas, como tamanho da entrada e iluminação interna (controlada por filtros escuros colocados no telhado), o laboratório estuda muitos aspectos da psicologia da tomada de decisão coletiva. Os três ninhos mostrados aqui (o chamariz está à esquerda) foram usados para demonstrar que as colônias de formigas são resistentes a um efeito chamariz conhecido por evocar escolhas irracionais em animais individuais, incluindo humanos. Crédito: Stephen Pratt.

Depois disso, pedimos que a colônia fizesse uma escolha de teste. Na escolha do teste, eles tiveram dois ninhos para escolher. A era melhor no tamanho da entrada e B era melhor no nível de luz. Descobrimos que as colônias que usavam o tamanho da entrada do ninho como critério agora pesavam mais o tamanho da entrada, e as que usavam repetidamente o nível de luz agora pesavam mais o nível de luz. Então, elas aprenderam algo ao tomar essas decisões repetidas.

Mas isso significa que um grupo de formigas individuais aprendeu ou o aprendizado surgiu de alguma forma no nível da colônia? Ainda não descobrimos isso. Para fazer isso, teríamos que fazer mais experimentos com formigas marcadas individualmente, o que é muito mais difícil. Ainda não fizemos isso.

Os psicólogos costumam falar de personalidade. As colônias de formigas têm personalidades?

Acabamos de publicar um artigo sobre uma espécie diferente de formiga que vive em mutualismo com as árvores, onde as árvores fornecem nutrientes e espaço para as formigas e as formigas, por sua vez, defendem as árvores dos herbívoros. É um mutualismo muito bem estabelecido, muito íntimo. Meu aluno encontrou um continuum de colônias muito ousadas e agressivas que reagem fortemente a qualquer desafio (por insetos herbívoros ou trepadeiras, por exemplo) até aquelas que são mais tímidas. Árvores que possuem colônias mais fortes são menos freqüentemente atacadas por herbívoros. Assim, as diferenças de personalidade afetam não apenas a própria colônia, mas também seu parceiro mutualista.

Essa abordagem de “colônia como cérebro” é exclusiva para insetos sociais ou você pode aplicar os mesmos insights a outros animais que vivem em grupo, como rebanhos de gado?

Acho que a suposição de um alto grau de interesse comum é importante para essa ideia de um superorganismo, a expectativa de que ele atue como uma entidade cognitiva unitária. Em outras sociedades onde a integração não é tão rígida, pode ser menos proveitoso tratá-los como uma única mente. Mas existem mecanismos evoluídos de cooperação e compartilhamento de informações em outros organismos, então há potencial para aprender algo com eles.

E quanto aos humanos? Podemos aprender algo com as formigas?

Obviamente, existem muitas diferenças entre as sociedades de insetos e as sociedades humanas. Se encontrarmos pontos em comum na forma como eles se comportam, talvez isso seja revelador.

Tradução do texto The mind of an anthill, escrito por Bob Holmes e disponível em Knowable Magazine.