Cientistas usaram Inteligência Artificial para rastrear aranhas que constroem teias no escuro em detalhes impressionante

Embora possam ser pequenas o suficiente para valsar na sua unha, as aranhas são capazes de façanhas de uma engenharia incrivelmente bela e complexa.

Essas são, é claro, suas teias – estruturas que fascinaram e incitaram a imaginação humana por milênios . Agora, temos a análise mais detalhada de como eles fazem isso.

Uma equipe de cientistas implantou câmeras de visão noturna e inteligência artificial para estudar cada posição das oito pernas de uma aranha durante a construção de uma teia. O resultado é um modelo que pode prever as etapas de construção da teia com base na postura das pernas da aranha.

Isso deve ser capaz de ajudar os cientistas a descobrir o que está acontecendo em seus cérebros de aranha minúscula enquanto trabalham, girando no escuro.

Uloborus diversus em uma de suas intrincadas teias. ( Michael Schmidt / Flickr / CC BY-NC-SA 2.0 )

“Eu me interessei por esse tópico pela primeira vez enquanto estava observando pássaros com meu filho. Depois de ver uma teia espetacular, pensei, ‘se você fosse a um zoológico e visse um chimpanzé construindo isso, pensaria que é um chimpanzé incrível e impressionante.’ Bem, isso é ainda mais surpreendente porque o cérebro de uma aranha é tão pequeno e eu estava frustrado por não saber mais sobre como esse comportamento notável ocorre “, disse o biólogo comportamental Andrew Gordus, da Universidade Johns Hopkins.

“Agora definimos toda a coreografia para a construção da web, o que nunca foi feito para qualquer arquitetura animal nesta multa de resolução.”

Embora nenhum outro animal se construa exatamente da mesma maneira que os humanos, não somos os únicos em nossa capacidade de construir. Outros primatas constroem ninhos , assim como muitos pássaros. Alguns caranguejos constroem chaminés , e algumas larvas de cadáveres constroem caixas protetoras para viver. Mas nenhuma delas é tão complexa, variada ou bela quanto as teias de aranhas.

No centro da tentativa de construir uma biblioteca de movimentos de construção de teias de aranha está Uloborus diversus , um membro de uma família de aranhas conhecidas como tecelãs de orbe com hackled. Essas aranhas não venenosas e insetívoras comuns, com apenas alguns milímetros de tamanho, podem ser encontradas nos Estados Unidos e no México. Como fazem as aranhas que tecem orbe, elas constroem teias intrincadas todas as noites para enredar suas presas.

Seis aranhas foram alistadas para o processo de gravação. Cada noite, usando câmeras infravermelhas e luzes, os pesquisadores gravaram essas aranhas enquanto construíam suas teias, usando redes neurais de rastreamento de membros para monitorar 26 pontos no corpo de cada aranha: a base, o fêmur e a tíbia de cada perna, bem como o pontos mais à frente e atrás do corpo.

“Mesmo se você gravar em vídeo, são muitas pernas para rastrear, por um longo tempo, em muitos indivíduos”, disse o neurofisiologista Abel Corver, da Universidade Johns Hopkins.

“É demais passar por cada quadro e anotar os pontos das pernas à mão, então treinamos um software de visão de máquina para detectar a postura da aranha, quadro a quadro, para que pudéssemos documentar tudo o que as pernas fazem para construir uma teia inteira.”

Dessa forma, os pesquisadores registraram a construção de 21 teias, com uma duração de horas, e cada movimento do corpo de aracnídeo que entrou em tal construção.

Este é o primeiro passo para registrar como os minúsculos cérebros das aranhas podem suportar a complexidade da construção da teia, e valeu a pena. Os pesquisadores descobriram que o processo de fabricação de cada teia de aranha envolvia os mesmos movimentos e habilidades motoras, a ponto de que a parte da teia em construção pudesse ser prevista apenas a partir da posição de uma perna.

“Mesmo que a estrutura final seja um pouco diferente, as regras que eles usam para construir a web são as mesmas”, diz Gordus . “Todos estão usando as mesmas regras, o que confirma que as regras estão codificadas em seus cérebros. Agora queremos saber como essas regras são codificadas no nível dos neurônios.”

Esse será o assunto da próxima fase da pesquisa. A equipe planeja colocar as aranhas sob a influência de substâncias químicas que alteram a mente para determinar quais partes do cérebro estão envolvidas no processo de construção da teia e como. (Drogas, incluindo cafeína , foram administradas a aranhas em estudos anteriores , então temos algumas indicações de que isso pode produzir um efeito em sua capacidade de construir teias.)

“A distribuição farmacêutica e a subsequente análise comportamental seriam necessárias para inferir como as mudanças de comportamento induzidas por drogas levam a uma arquitetura web alterada. Esperamos combinar as duas abordagens em trabalhos futuros”, escreveram os pesquisadores em seu artigo .

“As análises comportamentais realizadas aqui fornecem um conjunto útil de ferramentas para investigar a estrutura subjacente desse comportamento e, em última análise, como essa estrutura é codificada no cérebro.”