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Caçar em paisagens de savana foi determinante para evolução do cérebro
Paisagens complexas - pontilhadas de árvores, arbustos, pedregulhos e colinas - podem ter ajudado os animais que habitam a terra a desenvolver uma inteligência mais alta do que seus ancestrais aquáticos.
Por Northwestern University - 16/06/2020


A paisagem irregular do Delta do Okavango é um bom exemplo da "paisagem
Cachinhos Dourados", onde a capacidade de planejar resulta em uma
enorme recompensa de sobrevivência. Crédito: Tim Copeland

Você já se perguntou como os animais terrestres, como os humanos, evoluíram para se tornar mais inteligentes que seus ancestrais aquáticos? Você pode agradecer o chão em que você anda.

Pesquisadores da Northwestern University descobriram recentemente que paisagens complexas - pontilhadas de árvores, arbustos, pedregulhos e colinas - podem ter ajudado os animais que habitam a terra a desenvolver uma inteligência mais alta do que seus ancestrais aquáticos.

Comparado ao vasto vazio das águas abertas , a terra está repleta de obstáculos e oclusões. Ao fornecer às presas espaços para se esconder e aos predadores cobertura para ataques furtivos, os habitats possíveis em terra podem ter ajudado a dar origem a estratégias de planejamento - e não às baseadas no hábito - de muitos desses animais.

Mas os pesquisadores descobriram que o planejamento não deu aos nossos ancestrais a vantagem em todas as paisagens. As simulações dos pesquisadores mostram que há um nível de barreiras Goldilocks - nem muito poucas nem muitas - para a percepção de um predador, na qual a vantagem do planejamento realmente brilha. Em paisagens simples como terrenos abertos ou paisagens compactadas como uma densa floresta, não havia vantagem.

"Todos os animais - em terra ou na água - tiveram a mesma quantidade de tempo para evoluir; então, por que os animais terrestres têm a maior parte da inteligência?" perguntou Malcolm MacIver, da Northwestern, que liderou o estudo. "Nosso trabalho mostra que não se trata apenas do que está na cabeça, mas também do que está no ambiente".

E não, golfinhos e baleias não se enquadram na categoria de criaturas marinhas menos inteligentes. Ambos são mamíferos terrestres que recentemente (evolutivamente falando) retornaram à água.

O artigo será publicado em 16 de junho na revista Nature Communications .

É o mais recente de uma série de estudos conduzidos pela MacIver que avançam uma teoria de como os animais terrestres desenvolveram a capacidade de planejar. Em um estudo de acompanhamento atualmente em andamento com Dan Dombeck, professor de neurobiologia da Northwestern, o MacIver testará as previsões geradas por este estudo computacional por meio de experimentos com pequenos animais em um ambiente robótico reconfigurável.
 
MacIver é professor de engenharia biomédica e mecânica na Escola de Engenharia McCormick da Northwestern e professor de neurobiologia na Faculdade de Artes e Ciências de Weinberg. Ugurcan Mugan, Ph.D. candidato no laboratório de MacIver, é o primeiro autor do artigo.

Malcolm MacIver explica como os níveis de desordem dos cachinhos dourados ajudaram a dar origem ao planejamento de circuitos no cérebro. Crédito: Northwestern University
Simulando a sobrevivência

No trabalho anterior, MacIver mostrou que, quando os animais começaram a invadir a terra há 385 milhões de anos, eles conseguiram enxergar cerca de cem vezes mais longe do que na água. MacIver levantou a hipótese de que ser um predador ou uma presa no contexto de poder ver muito mais longe exigiria mais força cerebral do que caçar em águas abertas e vazias. No entanto, as simulações de supercomputadores para o novo estudo (35 anos de cálculos em um único PC) revelaram que, embora seja necessário ver mais longe para aproveitar o planejamento, não é suficiente. Em vez disso, apenas uma combinação de visão e paisagens de longo alcance com uma mistura de áreas abertas e zonas com vegetação mais densa resultou em uma vitória clara para o planejamento.

"Especulamos que a mudança para terra derramou combustível de aviação na evolução do cérebro, pois pode ter beneficiado a operação cognitiva mais difícil que existe: prever o futuro", afirmou MacIver. "Isso poderia explicar por que podemos sair para comer frutos do mar, mas os frutos do mar não podem sair para nós".

Para testar essa hipótese, MacIver e sua equipe desenvolveram simulações computacionais para testar as taxas de sobrevivência de presas ativamente caçadas por um predador sob duas estratégias diferentes de tomada de decisão: Baseada em hábitos (automático, como digitar uma senha que você memorizou) e baseado em plano (imaginando vários cenários e selecionando o melhor). A equipe criou um mundo simples e aberto, sem barreiras visuais para simular um mundo aquático. Em seguida, eles adicionaram objetos de densidades variadas para simular a terra.

Sobrevivência dos mais inteligentes

"Ao definir cognição complexa, fizemos uma distinção entre ação baseada em hábitos e planejamento", afirmou MacIver. "O importante sobre o hábito é que ele é inflexível e independente de resultados. É por isso que você continua digitando sua senha antiga por um tempo após alterá-la. No planejamento, você precisa imaginar futuros diferentes e escolher o melhor resultado potencial".

Nos ambientes aquáticos e terrestres simples examinados no estudo, a taxa de sobrevivência foi baixa tanto para presas que usavam ações baseadas em hábitos quanto para aquelas que tinham capacidade de planejar. O mesmo aconteceu com ambientes altamente compactados, como recifes de coral e densas florestas tropicais.

"Nesses ambientes abertos ou altamente compactos, não há benefício no planejamento", afirmou MacIver. "Nos ambientes aquáticos abertos, você só precisa correr na direção oposta e esperar o melhor. Enquanto nos ambientes altamente compactados, existem apenas alguns caminhos a seguir, e você não é capaz de criar estratégias porque não pode ver longe. Nesses ambientes, descobrimos que o planejamento não aumenta suas chances de sobrevivência. "

A paisagem Cachinhos Dourados

Quando trechos de vegetação e topografia são intercalados com amplas áreas abertas semelhantes a uma savana, no entanto, simulações mostraram que o planejamento resulta em uma enorme recompensa de sobrevivência em comparação com movimentos baseados no hábito. Como o planejamento aumenta a chance de sobrevivência, a evolução selecionaria os circuitos cerebrais que permitiam aos animais imaginar cenários futuros, avaliá-los e encenar um.

"Com paisagens irregulares, há uma interação de regiões transparentes e opacas do espaço e visão de longo alcance, o que significa que seu movimento pode ocultar ou revelar sua presença a um adversário", disse MacIver. "Terra firma se torna um tabuleiro de xadrez. A cada movimento, você tem a chance de desenvolver uma estratégia.

"Interessantemente", observou ele, "quando nos separamos da vida nas árvores com chimpanzés há quase sete milhões de anos e quadruplicamos rapidamente em tamanho do cérebro, os estudos de paleoecologia apontam que invadimos paisagens irregulares, semelhantes às de nosso estudo, como a maior recompensa pelo pensamento estratégico ".

 

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