Os esquilos são os mergulhadores ola­mpicos do mundo dos roedores, saltando graciosamente entre galhos e estruturas bem acima do solo. E como acontece com mergulhadores humanos, o sucesso de um esquilo nesta competição requer força física e adaptabilidade mental.

O laboratório de Jacobs estuda a cognição em esquilos raposas em liberdade no campus de Berkeley. Duas espanãcies - o esquilo cinza oriental (Sciurus carolinensis) e o esquilo raposa (Sciurus niger) - prosperam nas paisagens do campus e são participantes voluntários em nossos experimentos comportamentais. Eles também são mestres na orientação espacial bidimensional e tridimensional - usando pistas sensoriais para se mover atravanãs do Espaço.

Em um estudo recanãm-publicado , mostramos que os esquilos saltam e pousam sem cair, fazendo concessaµes entre a distância que tem de cobrir e a elasticidade de seu poleiro de decolagem. Esta pesquisa fornece novos insights sobre as funções de tomada de decisão, aprendizagem e comportamento em ambientes desafiadores que estamos compartilhando com pesquisadores do movimento humano e com engenheiros. No momento, não existe um roba´ tão a¡gil quanto um esquilo, e nenhum que possa aprender ou tomar decisaµes sobre tarefas dina¢micas em ambientes complexos - mas nossa pesquisa sugere os tipos de habilidades de que esses robôs precisam.

Embora a vida de um esquilo possa parecer simples para observadores humanos - escalar, comer, dormir, repetir - ela envolve habilidades cognitivas bem ajustadas. Os esquilos são dispersores de sementes especializados: eles colhem seu suprimento de inverno de nozes e bolotas durante um período de seis a oito semanas no outono, enterram cada noz separadamente e contam com a memória espacial para recupera¡-las , a s vezes meses depois.

Sabemos que os esquilos organizam seus caches hierarquicamente. Quando fornecidos com cinco espanãcies de nozes em uma ordem aleata³ria, os esquilos de raposa de Berkeley enterram nozes em grupos de acordo com as espanãcies . Como as nozes maiores contem mais calorias, os esquilos investem mais nelas, levando-as para locais mais seguros e espaa§ando ainda mais seus esconderijos .

Tambanãm descobrimos que um esquilo avalia o valor de uma noz sacudindo sua cabea§a com a noz em sua boca , assim como um ser humano faria com um la¡pis em sua ma£o para avaliar seu peso. E sabemos que eles criam seus mapas de cache com base em fatores que incluem a escassez de alimentos naquela estação, a quantidade de castanhas já armazenadas e o risco de serem observados em cache por outros esquilos .

Junto com estudos observacionais, também avaliamos como os esquilos realizam tarefas espaciais abstratas. Por exemplo, medimos quanto bem eles são capazes de inibir uma investida em direção a um local de comida lembrado - parte de um estudo internacional sobre a evolução do autocontrole. Em outro experimento, colocamos esquilos em um labirinto vertical que imitou as decisaµes de ramificação que eles enfrentam ao navegar em a¡rvores para ver como eles retornam aos locais de que se lembram .

Tambanãm descobrimos que, enquanto os esquilos estavam resolvendo um quebra-cabea§a da memória de mesa, sua flexibilidade cognitiva atingiu o pico durante o intenso período de armazenamento de seu suprimento de comida de inverno. Isso explica por que os esquilos de Berkeley são capazes de alternar mais facilmente entre os tipos de pontos de referaªncia durante a temporada de armazenamento em cache.

Nosso novo estudo reuniu psica³logos de esquilos e biomecanistas comparativos para perguntar se a tomada de decisão cognitiva dos esquilos se estende amudanças dina¢micas na locomoção - o famoso salto do esquilo. Como as capacidades percebidas dos esquilos em seus corpos e suas suposições sobre a estabilidade do ambiente moldam suas decisaµes sobre o movimento?

Robert Full, do Laborata³rio PolyPEDAL, éconhecido por estudos que extraem princa­pios fundamentais de design por meio de experimentos de locomoção em espanãcies com especializações únicas de movimento, de caranguejos a baratas e lagartos saltadores. Os alunos de pós-graduação Nathaniel Hunt , que étreinado em biomeca¢nica, e Judy Jinn , treinada em cognição animal, aceitaram o desafio de avaliar como um esquilo saltitante poderia responder amudanças repentinas na localização e flexibilidade de ramos experimentais.

Para estudar essa questãoem esquilos selvagens, projetamos uma parede de escalada magnanãtica que poderia ser montada sobre rodas e estendida atéo famoso bosque de eucaliptos de Berkeley para encontrar os esquilos em seu pra³prio gramado. Trouxemos ca¢meras de alta velocidade e amendoins para persuadir os esquilos a esperar pacientemente por sua vez na parede.

Nosso objetivo era persuadir os esquilos a decolar de um trampolim flexa­vel preso a  parede de escalada e pular para um poleiro fixo que se projetava da parede que continha uma recompensa de nogueira sem casca. E mais uma vez, os esquilos nos surpreenderam com suas acrobacias e inovação.

Ao aumentar a elasticidade do trampolim e a distância entre ele e o gol, podera­amos simular o desafio que um esquilo enfrenta ao correr por galhos de a¡rvores que variam em tamanho, forma e flexibilidade. Os esquilos que saltam por uma lacuna devem decidir onde decolar com base em uma compensação entre a flexibilidade do galho e o tamanho da lacuna.

Descobrimos que os esquilos corriam mais longe ao longo de um galho ra­gido, então eles tinham um salto mais curto e fa¡cil. Em contraste, eles decolaram com apenas alguns passos de galhos flexa­veis, arriscando um salto mais longo.

Usando três ramos com flexibilidade diferente, adivinhamos a posição de sua decolagem, assumindo o mesmo risco para saltar de um ramo insta¡vel e a distância do salto. Esta¡vamos errados: nosso modelo mostrava que os esquilos se importavam seis vezes mais com uma posição esta¡vel de decolagem do que com a distância que teriam que pular.

Em seguida, os esquilos pularam de uma plataforma muito ra­gida. Sem que os esquilos soubessem, substitua­mos por uma plataforma de aparaªncia idaªntica que era três vezes mais flexa­vel. A partir de nosso va­deo de alta velocidade, calculamos a distância entre o centro do corpo do esquilo e o poleiro. Isso nos permitiu determinar o erro de pouso - a que distância o centro do corpo do esquilo caiu do poleiro. Os esquilos aprenderam rapidamente a pular do galho muito flexa­vel que esperavam ser ra­gido e conseguiam pousar com apenas cinco tentativas.

Quando aumentamos ainda mais a aposta, aumentando a altura e aumentando a distância atéo poleiro da baliza, os esquilos nos surpreenderam. Eles imediatamente adotaram uma solução nova: parkour , literalmente quicando na parede de escalada para ajustar sua velocidade e realizar uma aterrissagem elegante. Mais uma vez, descobrimos a nota¡vel agilidade que permite aos esquilos escaparem de predadores em um dos ambientes mais desafiadores da natureza, a copa das a¡rvores.

Milhaµes de pessoas viram esquilos resolver e atacar comedouros de pa¡ssaros "a  prova de esquilos", seja ao vivo em seu quintal ou em documenta¡rios e va­deos virais . Como os mergulhadores ola­mpicos, os esquilos devem ser flexa­veis tanto física quanto cognitivamente para ter sucesso, fazendo correções de erros rápidas e inovando em novos movimentos.

Com o financiamento que este projeto atraiu, nos juntamos a uma equipe de roboticistas, neurocientistas, cientistas materiais e matema¡ticos para extrair princa­pios de design de saltos e aterrissagens de esquilo. Nossa equipe estãoatéprocurando insights sobre o funcionamento do cérebro, estudando o planejamento de salto em ratos de laboratório.

Nossa análise dos feitos nota¡veis ​​dos esquilos pode nos ajudar a entender como ajudar os humanos que tem dificuldades para andar ou agarrar. Além disso, com nossa equipe interdisciplinar de bia³logos e engenheiros, estamos tentando criar novos materiais para o roba´ mais inteligente e a¡gil já construa­do - um que possa ajudar nos esforços de busca e resgate e detectar rapidamente perigos ambientais catastra³ficos, como produtos químicos ta³xicos lana§amentos.

Uma visão de futuro para nossos esforços? Esquilos robóticos de primeira resposta, equipados com a resistência física e cognitiva e a flexibilidade de um esquilo em um comedouro de pa¡ssaros.