Traducido por el equipo de Sott.net en español

Las arañas parecen descargar las tareas cognitivas en sus telas, lo que las convierte en una de las especies con una mente que no está totalmente confinada en la cabeza.
graphic spider web books cognition
© Sin Eater/Quanta MagazineLos pensamientos de una telaraña
Hace millones de años, unas cuantas arañas abandonaron el tipo de telas redondas que la palabra "telaraña" les evoca y empezaron a centrarse en una nueva estrategia. Antes, esperaban a que la presa quedara atrapada en sus telas y luego salían para recuperarla. Luego empezaron a construir redes horizontales para utilizarlas como plataforma de pesca. Ahora sus descendientes modernos, las arañas de tela de araña, cuelgan hilos pegajosos debajo, esperan a que los insectos pasen y se enganchen, y enrollan a sus desafortunadas víctimas.

En 2008, el investigador Hilton Japyassú solicitó 12 especies de arañas tejedoras de orbe recogidas en todo Brasil para pasar por esta transición de nuevo. Esperó a que las arañas tejieran una tela ordinaria. Entonces cortó sus hilos para que la seda cayera hasta donde los grillos vagaban por debajo. Cuando un grillo se enganchaba, no todas las arañas del orbe podían arrancarlo completamente, como lo hace una araña de telaraña. Pero algunas podían, y todas al menos empezaban a enrollarlo con sus dos patas delanteras.

Su habilidad para recapitular la innovación de las antiguas arañas hizo pensar a Japyassú, biólogo de la Universidad federal de Bahía en Brasil. Cuando la araña se enfrentaba a un problema que debía resolver y que quizá no había visto antes, ¿cómo la araña averiguaba qué hacer? "¿Dónde está esa información?", dijo. "¿Dónde está? ¿Está en su cabeza, o esta información surge durante la interacción con la telaraña alterada?"

En febrero, Japyassú y Kevin Laland, biólogo evolutivo de la Universidad de Saint Andrews, propusieron una audaz respuesta a la pregunta. Argumentaron en un documento de revisión, publicado en la revista Animal Cognition, que la telaraña es, como mínimo, una parte ajustable de su aparato sensorial y, como máximo, una extensión del sistema cognitivo de la araña.

Esto convertiría a la telaraña en un ejemplo de cognición ampliada, una idea que los filósofos Andy Clark y David Chalmers propusieron por primera vez en 1998 para aplicarla al pensamiento humano. Según la idea de la cognición ampliada, procesos como la comprobación de la lista de la compra o la reorganización de las fichas del Scrabble en una bandeja son lo suficientemente parecidos a las tareas de recuperación de la memoria o de resolución de problemas que ocurren por completo dentro del cerebro como para que sus defensores afirmen que forman parte de una mente única, más larga y "ampliada".

Entre los filósofos de la mente, esa idea ha acumulado citas, incluyendo partidarios y críticos. Y por su propio diseño, el artículo de Japyassú, que pretende exportar la cognición ampliada como idea comprobable al campo del comportamiento animal, ya está despertando defensas entre los científicos. "Me dio la impresión de que se estaba cuidando mucho de marcar todas las casillas de los temas candentes y controvertidos de la cognición animal", dijo Alex Jordan, científico del comportamiento colectivo en el Max Planck Institute en Alemania (quién, sin embargo, apoya la idea).

Aunque muchos no están de acuerdo con las interpretaciones del artículo, el estudio no debe confundirse con una pieza de filosofía. Japyassú y Laland proponen formas de probar sus ideas en experimentos concretos que implican la manipulación de la tela de araña, pruebas que entusiasman a otros investigadores. "Podemos romper esa máquina; podemos romper hebras; podemos reducir la forma en que ese animal es capaz de percibir el sistema que le rodea", dijo Jordan. "Y eso genera algunas hipótesis muy directas y comprobables".

El tentáculo consciente

La sugerencia de que algunos de los "pensamientos" de una araña se producen en su tela se inscribe en una pequeña pero creciente tendencia en los debates sobre la cognición animal. Muchos animales interactúan con el mundo de ciertas formas complicadas que no dependen de su cerebro. En algunos casos, ni siquiera utilizan neuronas. "Tenemos la idea romántica de que los cerebros grandes son buenos, pero la mayoría de los animales no funcionan así", afirma Ken Cheng, que estudia el comportamiento animal y el procesamiento de la información en la Macquarie University en Australia.

Paralelamente a la cognición extendida que Japyassú ve en las arañas, los investigadores han ido recopilando ejemplos de otras partes del reino animal que parecen mostrar un concepto relacionado, llamado Cognición encarnada: donde las tareas cognitivas se extienden fuera del cerebro y dentro del cuerpo.

Quizá el mejor ejemplo sea otro invertebrado de ocho patas. Los pulpos son famosos por su inteligencia, pero su cerebro central es sólo una pequeña parte de su sistema nervioso. Dos tercios de los aproximadamente 500 millones de neuronas de un pulpo se encuentran en sus brazos. Esto llevó a Binyamin Hochner, de la Hebrew University de Jerusalén, considerar la posibilidad de si los pulpos utilizan la cognición encarnada para pasar un trozo de comida sostenido en sus brazos directamente a la boca.

Para el pulpo, con miles de ventosas que tachonan brazos simétricos, cada uno de los cuales puede doblarse en cualquier punto, construir una representación mental central de cómo moverse parece una pesadilla computacional. Pero los experimentos demuestran que el pulpo no lo hace. "El cerebro no tiene que saber cómo mover este brazo flexible", dice Cheng. Más bien, el brazo sabe cómo moverlo.
octopus
© National Aquarium of New Zealand
Las lecturas de las señales eléctricas muestran que cuando una ventosa encuentra un trozo de comida, envía una onda de activación muscular hacia el interior del brazo. Al mismo tiempo, la base del brazo envía otra onda de músculos apretados hacia afuera, por el brazo. Donde las dos señales se encuentran, el brazo hace un codo, una articulación en el lugar exacto para llegar a la boca.

Otra estrategia relacionada, esta quizás mucho más común y menos controvertida, es que los sistemas sensoriales de muchos animales están sintonizados con las partes del mundo que son relevantes para sus vidas. Las abejas, por ejemplo, utilizan la visión ultravioleta para encontrar flores que también han desarrollado marcas ultravioletas. Eso evita la necesidad de tomar muchos datos y analizarlos después. "Si no tienen esos receptores, esa parte del mundo sencillamente no existe", afirma William Wcislo, conductista del Smithsonian Tropical Research Institute en Panamá.

Y también hay animales que parecen descargar parte de su aparato mental en estructuras totalmente ajenas al sistema neural. Las hembras de grillo, por ejemplo, se orientan hacia las llamadas de los machos más ruidosos. Recogen el sonido con orejas en cada una de las rodillas de sus dos patas delanteras. Estos oídos están conectados entre sí a través de un tubo traqueal. Las ondas sonoras llegan a ambos oídos y luego pasan por el tubo antes de interferir entre sí en cada oído. El sistema está preparado para que el oído más cercano a la fuente de sonido vibre con más fuerza.

En los grillos, el procesamiento de la información -el trabajo de encontrar e identificar la dirección de la que procede el sonido más fuerte- parece tener lugar en las estructuras físicas de los oídos y el tubo traqueal, no en el cerebro. Una vez que estas estructuras han terminado de procesar la información, esta pasa al sistema neural, que indica a las patas que giren el grillo en la dirección correcta.

La limitación del cerebro

La ampliación de la cognición puede ser, en parte, una respuesta evolutiva a un reto de gran magnitud. Según una regla observada por primera vez por el naturalista suizo Albrecht von Haller en 1762, las criaturas más pequeñas casi siempre dedican una mayor parte de su peso corporal a su cerebro, que requiere más calorías como combustible que otros tipos de tejido.

La regla de Haller es válida en todo el reino animal. Funciona para los mamíferos, desde las ballenas y los elefantes hasta los ratones, para las salamandras y para las numerosas especies de hormigas, abejas y nematodos. Y en este último rango, a medida que los cerebros exigen cada vez más recursos a las diminutas criaturas que los albergan, científicos como Wcislo y su colega William Eberhard, también en el Smithsonian, piensan que deberían surgir nuevos trucos evolutivos.

En 2007, Eberhard comparó los datos de las telas construidas por arañas infantiles y adultas de la misma especie. Las recién nacidas, aproximadamente mil veces más pequeñas que las adultas en algunos casos, deberían estar sometidas a mucha más presión por la regla de Haller. En consecuencia, cabría esperar que cometieran un error al realizar una tarea compleja. Tal vez las arañitas cometerían más errores a la hora de colocar los hilos en los ángulos correctos para construir una tela geométricamente precisa, entre otras medidas. Pero sus telas parecían "tan precisas como las de sus parientes de mayor tamaño", afirma Eberhard. "Una de las preguntas es: ¿Cómo lo consiguen?"
spider webs compared age
© William G Eberhard
El trabajo de Japyassú ofrece una posible solución. Al igual que los pulpos parecen externalizar las tareas de procesamiento de la información a sus tentáculos, o los grillos a sus tubos traqueales, quizás las arañas externalizan el procesamiento de la información a objetos externos a su cuerpo: sus telas.

Para comprobar si esto ocurre realmente, Japyassú utiliza un marco de trabajo sugerido por el científico cognitivo David Kaplan. Si la araña y la telaraña funcionan juntas como un sistema cognitivo mayor, ambas deberían poder afectarse mutuamente. Los cambios en el estado cognitivo de la araña alterarán la telaraña, y los cambios en la telaraña repercutirán igualmente en el estado cognitivo de la araña.

Piensa en una araña en el centro de su telaraña, esperando. Muchas arañas son casi ciegas e interactúan con el mundo casi únicamente a través de las vibraciones. Posadas en el centro de sus telas, las arañas pueden tirar de los hilos radiales que conducen a varias secciones exteriores, ajustando así su sensibilidad a las presas que aterrizan en esas áreas particulares.

Al igual que ocurre con un teléfono de lata, una cuerda más tensa transmite mejor las vibraciones. Las zonas tensas, por tanto, pueden mostrar dónde está prestando atención la araña. Cuando los insectos se posan en zonas tensas de las telas de la araña del orbe Cyclosa octotuberculata, un estudio del 2010 descubrió que la araña tiene más probabilidades de notarlas y capturarlas.

Y cuando los experimentadores del mismo estudio tensaron los hilos artificialmente, pareció que las arañas se ponían en alerta máxima: se precipitaban hacia la presa más rápidamente.

El mismo tipo de efecto funciona también en sentido contrario. Si la araña del orbe Octonoba sybotides tiene hambre y cambia su estado interno, tensará sus hilos radiales para poder sintonizar incluso con las presas más pequeñas que golpean la telaraña. "Ella tensa los hilos de la telaraña para poder filtrar la información que le llega al cerebro", explica Japyassú. "Esto es casi lo mismo que si filtrara las cosas en su propio cerebro".

Otro ejemplo de este tipo de interacción entre la telaraña y la araña viene del propio proceso de construcción de la telaraña. Según décadas de investigación de científicos como Eberhard, una telaraña es más fácil de construir de lo que parece. Lo que aparenta ser un proceso barroco que implica miles de pasos, en realidad sólo requiere una breve lista de reglas generales que las arañas siguen en cada cruce. Pero estas reglas pueden ser jaqueadas desde dentro o desde fuera.

Cuando los experimentadores empiezan a recortar trozos de una telaraña a medida que se construye, la araña toma decisiones diferentes, como si las porciones de seda ya construidas fueran recordatorios, trozos de memoria externa que necesita recuperar para poder mantener las cosas uniformemente espaciadas, dijo Japyassú. Del mismo modo, lo que ocurre en una telaraña una vez construida puede cambiar el tipo de telaraña que la araña construya la próxima vez. Si una sección de la telaraña atrapa más presas, la araña puede ampliar esa parte en el futuro.

spider web drugs
© Noever, R., J. Cronise, and R. A. Relwani.Uso de patrones de telas de araña para determinar la toxicidad.
Y desde la dirección opuesta, el estado del sistema nervioso de una araña puede afectar a sus telas. Desde la década de 1940, los investigadores han expuesto a las arañas a la cafeína, las anfetaminas, el LSD y otras drogas, atrayendo la atención de los medios de comunicación. No es de sorprender, que estas arañas hagan telas irregulares y confusas.

Incluso los escépticos de la idea de la cognición ampliada están de acuerdo en que este vaivén entre la telaraña y la araña es un terreno abonado para seguir investigando y debatiendo cómo interpretar lo que hacen las arañas para resolver problemas. "Introduce una configuración biológica para los filósofos", afirma Fritz Vollrath, aracnólogo de la Universidad de Oxford. "Por eso, creo que esto es muy valioso. Ahora podemos iniciar un debate".

Pero muchos biólogos dudan de que esta interacción dé lugar a un sistema cognitivo mayor. La cuestión clave para los críticos es una distinción semántica, pero crucial. El artículo de Japyassú define la cognición en términos de adquisición, manipulación y almacenamiento de información. Es un conjunto de criterios que una telaraña puede cumplir fácilmente. Pero a muchos les parece un listón muy bajo. "Creo que estamos perdiendo fundamentalmente la distinción entre información y conocimiento", dijo Wcislo. Sus detractores sostienen que la cognición implica no sólo la transmisión de información, sino también su interpretación en algún tipo de representación abstracta y significativa del mundo, algo que la telaraña -o una bandeja de fichas de Scrabble- no puede lograr por sí sola.

Además, la definición de cognición de Japyassú puede incluso subestimar el nivel de pensamiento de que son capaces las arañas, dicen los conductistas de arañas Fiona Cross y Robert Jackson, ambos de la Universidad de Canterbury en Nueva Zelandaa. Cross y Jackson estudian las arañas saltadoras, que no tienen sus propias telas, pero que a veces hacen vibrar una red existente, atrayendo a otra araña para que la ataque. Su trabajo sugiere que las arañas saltadoras parecen conservar representaciones mentales a la hora de planificar rutas y cazar presas específicas. Las arañas parecen incluso diferenciar entre "uno", "dos" y "muchos" cuando se enfrentan a una cantidad de presas que entra en conflicto con el número que vieron inicialmente, según un artículo publicado en abril.
jumping spider
© Planet OrangeLas arañas saltadoras se distinguen fácilmente de otras arañas por sus cuatro grandes ojos en la cara y otros cuatro más pequeños en la parte superior de la cabeza.
"Cómo un animal con un sistema nervioso tan pequeño puede hacer todo esto debería quitarnos el sueño", escriben Cross y Jackson en un correo electrónico. "En lugar de maravillarse por este notable uso de la representación, parece que Japyassú y Laland están buscando una explicación que elimine la representación de la ecuación - en otras palabras, parece que en realidad pueden estar eliminando la cognición."

La evolución en el mundo

Incluso dejando de lado el problema de lo que es realmente la cognición, demostrar la versión simple del argumento -que las arañas externalicen la resolución de problemas a sus telas como una forma de eludir la regla de Haller- es en sí mismo un reto empírico. Habría que demostrar que la capacidad analítica de la telaraña ahorra calorías que la araña habría gastado en el tejido nervioso de un cerebro más grande, afirma Eberhard. Para ello habría que cuantificar cuánta energía se necesita para construir y utilizar una telaraña en comparación con el coste de realizar las mismas operaciones con el tejido cerebral. Un estudio de este tipo "sería un tipo de datos interesante de recopilar", dijo Eberhard.

Tampoco está claro si este tipo de procesamiento de la información se produce en otros lugares de la naturaleza. Laland es un destacado defensor de la idea de la construcción de nichos, un término de la teoría evolutiva que abarca las madrigueras, las presas de los castores y los nidos de aves y termitas.

Sus defensores sostienen que cuando los animales construyen estas estructuras artificiales, la selección natural empieza a modificar la estructura y el animal en un bucle recíproco. Por ejemplo: Un castor construye una presa, lo que cambia el entorno. Los cambios en el entorno afectan a su vez a los animales que sobreviven. Y entonces los animales que sobreviven cambian aún más el entorno. Según Japyassú, esta acción de ida y vuelta hace que todos los constructores de nichos sean, al menos, candidatos a externalizar parte de la resolución de problemas a las estructuras que construyen y, por tanto, posibles practicantes de la cognición extendida.

Por otro lado, los teóricos más tradicionales denominan a estas estructuras y telas de araña como fenotipos extendidos, un término propuesto por Richard Dawkins. Los fenotipos extendidos son información de los genes de un animal que este expresa en el mundo. Por ejemplo, los nidos de las aves son objetos que están codificados de alguna manera en el genoma aviar. Y al igual que con la construcción de nichos, la selección natural afecta a la estructura: después de todo, diferentes tipos de aves han evolucionado para construir diferentes tipos de nidos. Pero desde la perspectiva del fenotipo ampliado, esa selección, en última instancia, sólo actúa hacia dentro, para ajustar la información de control en el genoma del animal.

Es una diferencia sutil. Pero los expertos que suscriben la idea del fenotipo ampliado de Dawkins, como Vollrath, en Oxford, creen que las telarañas son más bien herramientas que utiliza la araña. "La telaraña es en realidad un ordenador, por así decirlo", dijo. "Procesa la información y la simplifica". Desde este punto de vista, las telarañas evolucionaron con el tiempo como una extensión del cuerpo y el sistema sensorial de la araña, y no tanto de su mente. El laboratorio de Vollrath se embarcará pronto en un proyecto para comprobar cómo las telarañas ayudan a las arañas a resolver problemas desde la perspectiva del fenotipo ampliado, dijo.

Mientras Japyassú, Cheng y otros siguen buscando extensiones de la cognición hacia el mundo, los críticos dicen que el único caso realmente sólido es el que tiene más carga metafísica es acerca de nosotros. "Es concebible que la cognición sea una propiedad de un sistema con componentes no biológicos integrados", escriben Cross y Jackson. "Ese parece ser el camino del Homo sapiens al que está dirigido".