O tecelão de orbe hackled, nativo do oeste dos Estados Unidos, é uma aranha tão pequena e delicada que pode ser escondida confortavelmente em seu dedo. No entanto, apesar do seu corpo minúsculo, existe uma grande complexidade na sua construção. Oito pernas finas se movem com a graça de um dançarino ágil. Três garras ajudam-no a manobrar em torno de sua delicada casa. Oito olhos percebem o mundo, embora, no escuro, essas aranhas dependem do toque para construir seu ninho intrincado.
Foi essa complexidade e a capacidade de construir-la às cegas que atraiu o pesquisador Andrew Gordus, autor sênior de um novo estudo sobre a metodologia de tecelagem de teias. Ele trabalha no Departamento de Biologia da Escola de Artes e Ciências Krieger e ficou fascinado pelas estruturas complexas construídas por criaturas com cérebros tão pequenos. “Depois de ver uma teia espetacular, pensei: ‘se você fosse um zoológico e visse um chimpanzé construindo isso, você pensaria que é um chimpanzé incrível e impressionante’”, disse ele. Mas para uma criatura menor que a ponta de um dedo, o feito foi ainda mais surpreendente.
Então Gordus começou a investigar o funcionamento interno das aranhas para determinar como elas administravam suas impressionantes construções. Com a ajuda da tecnologia, incluindo inteligência artificial, sua equipe mapeou com sucesso a dança da aranha pela primeira vez.
Inteligência Artificial Rastreando o Movimento das Aranhas
O problema em rastrear a construção de uma teia de aranha reside tanto na sua complexidade quanto na hora escolhida. Tecelões de orbes hackeados constroem à noite, criando um obstáculo para Gordus e sua equipe. Para resolver esse problema, eles realizaram um espaço com iluminação infravermelha e câmeras com capacidade de gravação de luz infravermelha. As câmeras gravaram em alta taxa de quadros para capturar o movimento individual de cada perna, produzindo uma imensa quantidade de dados.
Isso apresenta o problema número dois. “Mesmo se você gravar em vídeo, são muitas pernas para rastrear, ao longo de um longo tempo, em muitos indivíduos”, disse Abel Corver, estudante de graduação e principal autor do artigo. O estudo incluiu seis aranhas em várias noites. Isso equivale a milhões de quadros que requerem anotação. Um pesadelo de conjunto de dados para os estudantes torna-se um tesouro para um algoritmo de IA.
Em vez de se debruçarem sobre as imagens, eles criaram um programa de computador para rastrear cada perna individual da aranha, bem como a relação entre elas, para registrar a postura do tecelão da teia. Os resultados foram notáveis. A inteligência artificial foi capaz de prever em qual fase do processo de construção uma aranha estava envolvida apenas lendo a posição das pernas.
Ao revisar os dados metabolizados pela inteligência artificial, os pesquisadores descobriram descobertas interessantes. Todas as aranhas do estudo operavam mais ou menos da mesma maneira. A dança era a mesma em todas as espécies. Isso sugere que as regras estão codificadas em seus cérebros. Reagindo às descobertas, Gordus disse: “Agora queremos saber como essas regras são codificadas no nível dos neurônios”.
Cérebros de aranha
A capacidade de pequenas criaturas como as aranhas construírem teias tão complexas ilustra algo na biologia conhecido como regra de Haller. Afirma que quanto menor a criatura, maior proporção seu cérebro tem em comparação ao seu corpo. Assim, embora os cérebros das aranhas sejam muito mais pequenos, elas retêm uma capacidade maior do que seria de esperar do seu tamanho. Este princípio evolutivo demonstra a vitalidade do cérebro.
É um processo conhecido como miniaturização do cérebro. Tal como os avanços tecnológicos que permitem que um poder computacional mais complexo caiba em dispositivos cada vez mais pequenos, os pequenos cérebros compactam-se à medida que evoluem. William Eberhard, pesquisador de aranhas do Tropical Research Institute, explicou à Scientific American como os cérebros das aranhas se tornaram criativos com o espaço em aracnídeos menores. “Nos pequeninos, eles entravam nas pernas, e o esterno estava saliente e cheio de cérebro”, disse ele.
Para pesquisar esse fenômeno, Eberhard estudou aranhas que fazem teias de diferentes tamanhos. Ele queria ver se aranhas maiores cometiam menos erros por terem cérebros maiores. Os resultados o surpreenderam. Não importa o tamanho da aranha, nem mesmo o espaço em que ela fez sua teia, o número de erros permaneceu constante.
A regra de Haller se aplica a todas as espécies, garantindo que a complexidade cerebral permaneça apesar das pressões ambientais que diminuem o tamanho geral de um animal. Ele funciona de várias maneiras, desde o afinamento do crânio até a redução do tamanho das células cerebrais e de seus axônios de conexão. Ou, no caso das aranhas, encaixar a matéria cerebral em outras partes do corpo.
Seguindo seu estudo recente, Gordus e sua equipe esperam continuar suas pesquisas espionando o cérebro das aranhas enquanto elas realizam sua tarefa. Com o uso de diversas drogas, eles desejam observar os circuitos do cérebro para determinar quais interruptores estão disponíveis em cada parte do processo de construção da teia. Ao investigar a funcionalidade desses cérebros pequenos, mas complexos, o pesquisador pode desvendar alguns dos mistérios de nossas próprias mentes, bem como contribuir com soluções interessantes para cientistas da computação que olham cada vez mais para a natureza em busca de inspiração.
A foto apresentada no topo desta postagem é © /Shutterstock.com