En esta entrevista el Dr. Germán Octavio López Riquelme nos habló de sus intereses en el estudio de la cognición a través de modelos en insectos sociales además de sobre su trayectoria y trabajo actual de investigación en el CINCCO.

 

Alejandro Jaimez (AJ): Dr. López, ¿Por qué estudiar la cognición usando los insectos sociales como modelos?

 

Germán Octavio López Riquelme (GOLR): Mi interés en el estudio de la cognición a través de modelos en insectos sociales radica en que en ellos podemos estudiar distintos niveles de cognición, desde el individuo hasta la sociedad, los cuales se integran para producir una salida colectiva. Sin embargo, además de esta perspectiva compleja y sistemista, es necesaria la perspectiva evolutiva, es decir, cómo las conductas individuales y colectivas se producen, de dónde vienen y qué beneficios aportan a la sobrevivencia y reproducción de una colonia. Los insectos sociales son un modelo estupendo para estudiar los niveles de cognición porque tenemos una sociedad de muchos de individuos en la que no hay liderazgos individuales sino sociogénesis y autoorganización basada en reglas simples y locales. En general, los procesos conductuales adaptativos de una colonia de hormigas son de nivel supraorganísmico, colectivo. Entonces, una pregunta que me interesa es ¿cómo surge la organización colectiva compleja a partir de individuos simples?

 

Lo interesante de este modelo es que podemos estudiarlo en laboratorio, manipularlo y hacer experimentos sofisticados en diferentes niveles, diseccionar partes de la sociedad, o estudiar un individuo y su cerebro, lo que nos permite estudiar cómo se integran los diferentes niveles de cognición. Por ejemplo, cuando una hormiga que sale de su nido a buscar alimento, se enfrenta a diferentes problemas cognitivos individuales: encontrar alimento, evitar depredadores, protegerse de parásitos, etc. Una vez que encuentra alimento, es necesario orientarse para regresar a casa. Eso es un reto cognitivo individual nada trivial para un bicho diminuto. Sin embargo, este comportamiento individual sólo tiene sentido a nivel colectivo porque el resultado final, adaptativo, no es individual, sino de la sociedad completa. Cuando una colonia de hormigas necesita cambiar de nido por alguna razón, por ejemplo, las exploradoras salen, buscan nidos y evalúan su calidad. En el caso hipotético en el que dos exploradoras encuentren un nido “a” y un nido “b”, con diferente calidad, ellas regresan al nido original con esa información y comienzan a reclutar más miembros del grupo al nido que seleccionaron, “a” o “b”. Si uno de los potenciales nidos tiene mayor calidad, entonces cada vez más exploradoras llevarán más hormigas a ese nido hasta que se comienza a habitar. Pero la decisión se toma por medio de un “consenso” colectivo.

 

AJ: En tus investigaciones, ¿sólo realizas estudios conductuales?

 

GOLR: La conducta es evidente en todos los seres vivos, pero debe ser explicada, es decir, debemos explicar por qué un organismo hace una u otra cosa. Nosotros partimos de la conducta para explicarla en diferentes niveles que involucran, por un lado, los mecanismos, es decir, cómo son producidas en el organismo, desde la naturaleza de los estímulos hasta el procesamiento en los sistemas nerviosos y su salida conductual. Pero, por otro lado, también nos interesa la explicación funcional y evolutiva, es decir, qué beneficios en sobrevivencia y reproducción tiene esa conducta, y cuál ha sido su filogenia a través del análisis comparado, tanto de la conducta como de las estructuras y mecanismos que la producen, una aproximación que recientemente se ha llamado neuroecología.

 

AJ: ¿Qué tipo de proyectos sobre cognición individual en los que realices estudios neuroetológicos o neurobiológicos estás llevando a cabo actualmente?

 

GOLR: Un proyecto interesante que tenemos es el reconocimiento del estatus social en hormigas. Me interesa, por un lado, determinar qué características están involucradas en el reconocimiento de la membresía colonial y del parentesco. El reconocimiento de la membresía colonial (si un individuo pertenece a la colonia o proviene de otra) es fundamental para evitar que individuos infiltrados disfruten de los beneficios y recursos de una sociedad. Pues bien, el reconocimiento en los insectos sociales depende de compuestos orgánicos (producidos internamente pero también provenientes del ambiente) que se encuentran en la superficie corporal de los individuos. Estos compuestos son detectados por las antenas de otros individuos durante el reconocimiento de la membresía colonial cuando las pasan mutuamente por la superficie de sus cuerpos. Si los compuestos presentes en el cuerpo del individuo escudriñado son reconocidos, entonces se le deja pasar sin problemas. Por el contrario, si los compuestos no son reconocidos, entonces, el individuo escudriñado puede ser expulsado o atacado hasta la muerte. Durante mi estancia posdoctoral en la Facultad de Medicina de la UNAM, desarrollé una técnica de electroencefalografía (EEG) en hormigas con la que he analizado cómo los hidrocarburos de cutícula, al ser detectados, se procesan en diferentes regiones de la vía olfativa en el cerebro de las hormigas. A partir de los resultados de estos registros EEG, encontramos que las hormigas procesan de manera diferente los hidrocarburos de cutícula de los miembros de su colonia y los de individuos de otras colonias con respuestas que pueden clasificarse como potenciales relacionados con eventos (ERPs) en las regiones más superiores del cerebro, conocidas como cuerpos fungiformes, y en donde se integra la información de otros órganos sensoriales. Esto sugiere que el procesamiento (detección y decisión) involucra un análisis más complejo porque requiere de mucha más información que sólo la que proviene de los hidrocarburos de cutícula como, por ejemplo, de las experiencias pasadas, del contexto social, de la cercanía al nido, etc. Este es un procesamiento sofisticado que ocurre en el diminuto cerebro de estos insectos.

 

Por otro lado, esta misma técnica de EEG en insectos la estamos aplicando para estudiar el reconocimiento de cadáveres en las hormigas. Los insectos sociales presentan un comportamiento muy estereotipado llamado necroforesis, en el que individuos especializados identifican compañeros de nido muertos dentro de los nidos para su posterior remoción hacia afuera de ellos. Esto evita que se acumulen y que puedan favorecer la proliferación de microorganismos oportunistas o patógenos que pongan en riesgo a la reina, a las crías y a la sociedad completa. La necroforesis no es un comportamiento estímulo-respuesta unívoco, por el contrario, es mucho más complejo ya que requiere tanto de información proveniente del propio cadáver cómo del contexto social, es decir, del interior del nido y del estatus actual de actividad de la colonia. Haciendo experimentos conductuales y electrofisiológicos de la sensibilidad antenal, encontramos que los individuos de diferentes castas, o sea, grupos de individuos que tienden a realizar una o algunas tareas, responden de manera diferente a los olores relacionados con las tareas que tienden a realizar. Por ejemplo, las hormigas forrajearas son muy sensibles a los olores relacionados provenientes de aquello que forrajean, los soldados están muy especializados en detectar feromonas de alarma y los individuos sepultureros podrían tener mayor sensibilidad a los olores provenientes de los cadáveres. Con la técnica de EEG que desarrollamos en hormigas, estamos analizando cómo se procesa la información proveniente de los cadáveres y cómo la información contextual la modifica en las diferentes regiones de la vía olfativa.

 

Además, también nos interesa el comportamiento estereotipado del sueño en hormigas, las cuales, aunque parezca increíble, también duermen. Ahora sabemos que no sólo los vertebrados o los mamíferos duermen, sino que el sueño, aun no completamente explicado, es un fenómeno ampliamente distribuido en el mundo animal el cual se define con criterios conductuales y fisiológicos de la actividad cerebral. Nuestros colegas de la Facultad de Medicina de la UNAM, por ejemplo, han realizado estudios de la actividad eléctrica del cerebro en el acocil mientras duerme. Con la técnica de EEG en hormigas, estamos interesados en estudiar los cambios en actividad eléctrica durante el sueño y su relación con la interacción social.

 

AJ: Sobre esto mismo Dr., ¿Puede esta técnica de EEG en insectos emplearse para hacer estudios de interacción social o de nivel colectivo que también te interesan?

 

Claro Alex. Esto es lo más interesante. Con la misma técnica EEG pero registrando diferentes individuos simultáneamente, estamos estudiando cómo la actividad cerebral de los individuos puede ser modificada durante la interacción social cuando el comportamiento es dirigido a un fin común o durante el comportamiento colectivo o durante los encuentros agonistas o en el reconocimiento de la membresía colonial.

 

Nosotros encontramos que la variación circadiana endógena de la sensibilidad de la retina, registrada (registrada con electrorretinografía) en varios individuos simultáneamente, puede sincronizarse cuando los individuos registrados se encuentran cerca físicamente. Esto nos sorprendió porque los ritmos circadianos de sensibilidad a la luz generalmente se sincronizan al fotoperíodo ambiental, ya sea natural o artificial, y en este caso se sincronizan entre individuos los cuales se han mantenido en condiciones experimentales de oscuridad constante. Estos resultados sugieren que hay mecanismos de interacción tanto mecánica cómo feromonal que pueden tanto sincronizar como coordinar las actividades de los individuos durante el comportamiento colectivo. En este sentido, es importante considerar que los individuos de diferentes castas no se sincronizan de manera que todos los individuos están activos al mismo tiempo. Por el contrario, en una sociedad es importante QUIÉN hace QUÉ y CUÁNDO. Nosotros encontramos que hormigas de diferentes castas que hacen diferentes cosas a diferentes horas, tienen picos de sensibilidad antenal (registrados con electrofisiología) también a diferentes horas del día. Esto es lo que implica la organización social: división del trabajo entre individuos, pero de manera espacial y temporal, asegurando la eficiencia energética.

 

 

AJ: Oye Dr., pero ¿Cómo realizas el registro EEG del cerebro de las hormigas las cuales son insectos pequeños y muy activos que se mueven constantemente para todos lados?

 

Bueno Alex, aunque las especies de hormigas que usamos para nuestros estudios son relativamente grandes no es una tarea fácil poner electrodos en los cerebritos de las hormigas y menos fácil en hormigas de libre movimiento, esto representa un reto técnico importante. Implantar electrodos en el cerebro de las hormigas resulta ser un procedimiento invasivo porque es necesario realizar una cirugía mayor para exponer el tejido nervioso. Por ello, hasta ahora, nuestros registros simultáneos los hemos realizado en animales inmovilizados pero que pueden tener interacción mecánica o feromonal. Estudiar la actividad cerebral simultánea de varios individuos en interacción social es fundamental para entender los mecanismos neurales del comportamiento colectivo organizado. No obstante, el reto técnico es grande en muchos sentidos: la implantación de electrodos, el registro de las señales simultáneas, e incluso su análisis. Aunque puede mejorarse la técnica quirúrgica, implantar electrodos conectados a cables que permitan que las hormigas realicen sus actividades normales es un reto en el que estamos trabajando con colegas de otras instituciones.

AJ: En algún punto de tu investigación, tomando en cuenta estos resultados, ¿crees que pueden explicarse algunos fenómenos sociales humanos haciendo una comparación o diferenciación entre los modelos animales y de insectos?

 

GOLR: Es interesante la pregunta Alex. Creo que sí, pero no de la forma ingenua como los naturalistas o filósofos antiguos compararon las hormigas o las abejas y su laboriosidad con las sociedades humanas. El estudio científico y serio de los principios sociales en el mundo natural, incluyendo a los humanos, comenzó a principios del siglo XX por visionarios como el mirmecólogo William Morton Wheeler. Ya en la segunda mitad del siglo XX, una generación de biólogos muy inquisitivos como el profesor Edward O. Wilson de la universidad de Harvard, quien se dedicó primero a estudiar los insectos sociales (otro mirmecólogo), integró el comportamiento social de los seres vivos en su famosa obra “Sociobiología” publicada en 1975, en la que dejó entrever que los principios de la vida social que había observado en los insectos, podrían generalizarse a las sociedades animales, incluyendo la humana. Esto sacudió al mundo intelectual de las humanidades y de las ciencias sociales, porque propuso que podía hacerse una sociobiología humana, la cual, después se derivó en la psicología evolutiva actual. De esta manera, algunos de estos principios encontrados originalmente en insectos, pueden ser extrapolados a las sociedades animales, incluso a las humanas.

 

AJ: Oye Dr., ¿No crees que obtener principios de comportamiento social humano a partir de las hormigas es una exageración?

 

Bueno, nosotros no somos hormigas. Las hormigas son como pequeños robots muy sofisticados. No cuentan con intereses psicológicos y espirituales individuales y nosotros sí. Nosotros hemos evolucionado formando una colectividad, cuya organización se basa en la cultura, sujeta a distintas presiones de selección con fuertes conflictos entre los intereses individuales y los intereses colectivos. En muchos organismos también ocurren esos conflictos de intereses, pero nosotros tenemos una individualidad más marcada. La ilusión de nuestra individualidad nos hace sentirnos orgullosos, libres y a veces rebeldes ante los intereses de la colectividad. No obstante, los mismos principios y los mismos conflictos de intereses entre el individuo y el grupo ocurren en todos los seres vivos, desde las bacterias, los insectos, los mamíferos, los vertebrados, los peces hasta los seres humanos, pero nosotros los resolvemos de manera muy particular por medio de la cultura y de nuestras peculiares habilidades cognitivas: podemos imaginar, hacer prospección y proponer soluciones para mejorar nuestras vidas. La manera en cómo se resuelven estos conflictos hace particular a cada especie.

 

AJ: Sé que has trabajado con otros modelos animales, ¿Tienes algún proyecto en el que estés trabajando con comportamiento o cognición humana?

 

GOLR: Sí Alex, he trabajado con una gran variedad de organismo, tanto en su ambiente natural como en laboratorio: bacterias, hongos, ajolotes, caracoles, abejas, ratas de laboratorio, hormigas y otros insectos, peces de arrecife, tortugas marinas, macacos, etc. Actualmente estamos trabajando con estudiantes de la maestría en ciencias cognitivas del CINCCO en varios proyectos sobre cognición humana. En el primero queremos determinar el efecto de los videojuegos en capacidades cognitivas, particularmente la memoria de trabajo, ya que los videojuegos constituyen una tecnología muy difundida en la población humana cuyo uso es muy intensivo en algunos sectores y grupos de jóvenes principalmente. Nosotros no queremos satanizar a los videojuegos por sus efectos negativos, pero tampoco queremos hacer apología de sus supuestos efectos benéficos. Lo que queremos es saber de qué manera los videojuegos modifican, tanto positiva como negativamente, nuestras capacidades cognitivas cuando dedicamos mucho tiempo a ellos.

 

Por otro lado, también estamos tenemos proyectos sobre comportamientos y habilidades cognitivas consideradas exclusivamente humanas como son la música y el humor. Generalmente se han estudiado como capacidades humanas individuales fuera del contexto evolutivo y social. Estamos haciendo un estudio de estas formas de conducta como si fuéramos etólogos de otro planeta: deseamos entender la naturaleza de estos comportamientos tan sofisticados. Lo que suponemos es que estos sistemas son parte de otros mayores, que, en el pasado, permitieron mantener identificados y cohesionados a los miembros de grupos humanos reducidos. Creemos que la música y el humor tienen la función de generar vínculos e identidad por sus efectos en el grupo social. ¿Cuáles son esos efectos? generar a largo plazo, durante la ontogenia y la culturización, la identificación individual con un grupo particular. Creemos que su función evolutiva está relacionada con la asimilación de la cultura y reglas de conducta de un grupo en particular, en oposición a las culturas de otros grupos o sociedades. Nosotros queremos estudiar la música y el humor y analizar sus funciones y mecanismos considerando el contexto social y evolutivo, teniendo en cuenta su pasado, no en un vacío ecológico e histórico. La forma de hacer esto es hacer un análisis evolutivo, comparado, filogenético y antropológico, y tratar de imaginar qué función pudieron haber tenido estas conductas en grupos pequeños y cuál pudo haber sido su ancestro conductual. Consideramos que constituyen mecanismos vinculatorios para mantener una sociedad organizada, cohesionada y con intereses comunes a través de la culturización, la cual involucra explicaciones cosmogónicas con elementos espirituales y valores morales.

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