La inteligencia conceptual de las abejas

El titulo puede parecer esotérico, pero no lo es. Investigaciones desarrolladas por diferentes equipos internacionales de científicos, incluyendo el mío, localizado en la Universidad de Toulouse, Francia, han revelado que las abejas poseen capacidades de aprendizaje y memorización insospechadas que hacen de ellas un insecto único, a la altura de ciertos primates, cuando se trata de resolver problemas que requieren un alto grado de inteligencia. Presentaremos aquí la esencia de estos descubrimientos y sobre todo, invitamos a partir de ellos a mirar a las abejas desde un ángulo distinto, el del respeto y el asombro frente a su increíble inteligencia.

Por

Prof. Dr. Martin Giurfa – Centre de Recherches sur la Cognition Animale, CNRS – Université Paul Sabatier – Toulouse III – UMR 5169 ; 118 Route de Narbonne ; 31062 Toulouse cedex 9 – FRANCE. Martín Giurfa es doctor en Ciencias Biológicas de la Universidad de Buenos Aires y es Profesor de Clase excepcional de la Universidad de Toulouse, Francia. Realizó su post- doctorado en la Universidad Libre de Berlín, Alemania, en la cual fue también profesor. Es especialista del comportamiento animal, con un interés particular en el aprendizaje y la memoria. Es miembro del Instituto Universitario de Francia, de la Academia Alemana de Ciencias y de la Real Academia de Ciencias de Bélgica. En el 2007 recibió la Medalla de Plata del CNRS al Mérito Científico. Ha promovido numerosas interacciones científicas entre Francia y Argentina, lo cual le valió el Premio Raíces otorgado por el gobierno argentino en 2013. Es profesor honorario de varias universidades internacionales, incluyendo la Universidad de Buenos Aires.

“¿Cómo se sentirá ser un murciélago?» se preguntaba el filósofo Thomas Nagel (1)  con el objetivo de exponer la dificultad que tenemos los seres humanos para acercarnos a la percepción del mundo que tienen otras especies animales. El ejercicio es ciertamente complejo: por un lado, es difícil apartarse de nuestra naturaleza humana e interpretar el mundo a partir de sentidos que no conocemos bien o simplemente ignoramos; por otro lado, es imposible contar con respuestas verbales de los animales a nuestras preguntas. ¿Deberíamos entonces renunciar a toda esperanza de comprender el mundo a través de los sentidos de otras especies? Por ejemplo, ¿una abeja? ¿Cómo es el mundo de una abeja? ¿Qué percibe y qué no percibe? Nagel pensaba que es imposible acceder a la experiencia del mundo existente en los animales. El murciélago, según su concepción, permanecerá siempre como una criatura indescifrable para un humano.

Sin embargo, los biólogos interesados en el comportamiento animal no se rinden tan fácilmente ante el problema de comprender a los animales que estudian. Rechazan cualquier actitud derrotista y desarbolan experimentos sofisticados que permiten preguntar a los animales como perciben el mundo. Los animales no hablan, pero las respuestas a las preguntas de los investigadores están en los actos que realizan al resolver los problemas que les son planteados. Por ejemplo, el haber podido desarrollar sistemas de detección por sonar en submarinos, que usan el eco que retorna de objetos circundantes, se inspiró justamente de la orientación nocturna de los murciélagos, comprendida a partir de numerosos trabajos de investigación.

Durante muchos años, biólogos, ecólogos y psicólogos experimentales han abordado con diversos métodos científicos el problema de la percepción, el aprendizaje y la memoria, la cognición, e incluso la conciencia en los animales, con el objetivo de comprender las similitudes y diferencias entre especies. En estos estudios, las abejas han ocupado una posición descollante. La clave de estos estudios es el descubrimiento de que muchas especies animales – entre ellas las abejas – pueden ser entrenadas para resolver problemas en la naturaleza o en el laboratorio, y que esta resolución de problemas nos informa acerca de cómo percibe el mundo el animal estudiado.

En este contexto, la abeja juega, un papel clave en la comprensión del «pensamiento» animal. Debido a su capacidad desarrollada para aprender y memorizar numerosas asociaciones (visuales, olfativas, táctiles, etc.) en sus actividades de forrajeo, las abejas se prestan al estudio científico de su inteligencia. Así, a lo largo de los años, hemos podido sondear el conocimiento de las abejas y llegar a ciertos descubrimientos sorprendentes. En este artículo discutiremos un conjunto de hallazgos relacionados con la capacidad de las abejas para aprender conceptos durante su actividad de recolección de alimento. Luego abordaremos el problema de la conciencia en las abejas (y se verá que no es un problema esotérico) para discutir nuestra actitud hacia ellas y el entorno que nos rodea. 

 

La abeja, un ser capaz de aprender y memorizar

Las abejas muestran en su actividad de forrajeo lo que se denomina «constancia floral«. La misma consiste en explotar flores de la misma especie en un vuelo de forrajeo; asi, las recolectoras permanecen fieles a una sola especie de flor durante sus numerosos vuelos de búsqueda (ignorando las especies alternativas) siempre y cuando la especie explotada siga siendo rentable en términos de recompensa alimentaria (néctar = carbohidratos / polen = proteínas). Hoy sabemos que la base misma de la constancia floral, que permite a una abeja volver reiteradamente, vuelo tras vuelo, día tras día, al mismo grupo de flores, es la capacidad de aprender y memorizar las características de sus fuentes de alimento, características que se asocian a la recompensa alimentaria obtenida en esas mismas flores (Fig. 1). Las abejas aprenden así los colores, los olores, la textura, la posición en el espacio y muchas otras informaciones que identifican a las flores sobre las que trabajan. 

Estas habilidades pueden ser utilizadas por el científico interesado en el comportamiento de las abejas para diseñar números experimentos con objetivos diversos. Un experimentador puede entrenar a las abejas para que entren al laboratorio a través de una ventana con el objetivo de entrar a un dispositivo en el que obtendrán una gota de solución azucarada, el equivalente del néctar que las recolectoras buscan. En esos dispositivos, la abeja deberá resolver problemas con el fin de obtener la recompensa de alimento e informará asi acerca de su percepción del mundo y su inteligencia y memoria. Estas experiencias abren así las puertas al mundo cognitivo de las abejas. 

 

 

 

El aprendizaje visual de las abejas

 

Las abejas en libre vuelo pueden aprender fácilmente colores, formas y motivos visuales variados (2) (Fig. 2). Estas capacidades pueden ser estudiadas proponiendo estímulos visuales a una abeja individualizada (por ejemplo, con una marca de color en el tórax o en el abdomen) que es entrenada a volar a la ubicación donde es recompensada con una gota de la solución de azúcar siempre que aterrice en el estímulo visual apropiado. De esta forma, las abejas aprenden los colores de su espectro visual (desde ultravioleta, 300 nm, hasta el naranja, 650 nm). También pueden aprender a discriminar entre diferentes formas visuales, siluetas y motivos y reconocer su orientación espacial, geometría, tamaño, frecuencia espacial y muchos otros parámetros que son capaces de extraer del mundo visual que los rodea. Sin embargo, su visión es borrosa porque cada imagen se compone de lo que ve cada unidad del ojo compuesto u omatidio. Sabiendo que hay alrededor de 5000 omatidios en el ojo compuesto de abeja recolectora; la imagen que se reconstruye resulta de la porción del mundo que ve cada una de esas unidades. El ‘grano’ o fineza en detalles de esta imagen es pobre comparado con la capacidad del ojo humano para ver detalles. Sin embargo, son mejores que el ser humano en otro aspecto visual: la resolución temporal, o capacidad a reaccionar y detectar rápidamente los cambios de imagen. Por ejemplo, las imágenes de televisión no son continuas, sino más bien una sucesión de fotografías que se suceden en forma extremadamente rápida y generan asi una impresión de acción continua. Puesta frente a un televisor, una abeja vería una sucesión de fotografías estáticas porque el cambio de imágenes sería demasiado lento para ella. Esta capacidad para reaccionar mucho más rápido a los cambios visuales es característica de un insecto que vuela y debe maniobrar y evitar obstáculos con suma rapidez.

Los estudios sobre el aprendizaje visual de las abejas en libre vuelo han producido una auténtica revolución en el campo de la cognición animal porque revelaron formas de inteligencia insospechadas que hasta hace poco se consideraban una prerrogativa del hombre y de unos pocos primates. Tal vez, el problema haya sido justamente dejarse paralizar por el prejuicio de creer que formas elaboradas de inteligencia solo deberían existir en los humanos y en quienes se nos parecen. Asi, solamente cuando se pudo romper con ese preconcepto, se hicieron preguntas e investigaciones acerca de la capacidad de las abejas de aprender discriminaciones visuales que fuesen más allá de la simple asociación entre un estímulo visual y la solución azucarada.

 

El aprendizaje conceptual de las abejas: el descubrimiento de un mundo cognitivo insospechado 

Aprender a resolver problemas en base a conceptos es una capacidad que por largo tiempo se consideró como una facultad propia del ser humano y de algunos primates. En este tipo de aprendizaje, descubrimos que no son los objetos los que cuentan y que hay que aprender, sino las reglas de relación que los conectan. Por ejemplo, confrontados a una serie de objetos que varían en muchísimas propiedades (color, forma, orientación, talla, etc.), nos damos de pronto cuenta que hay una regla que permite siempre descubrir cuál de los objetos es el correcto, independientemente de sus variaciones: por ejemplo, elegir el más grande de los que son presentados. Esta regla es independiente de los objetos: la aplicamos comparando una moneda a una hormiga, y eligiendo la moneda acertamos; la aplicamos comparando un elefante a un perro, y eligiendo el elefante acertamos de nuevo. En este caso, no es el objeto en si el que cuenta, ya que se usan objetos diversos y muy variables, sino la relación entre ellos. Es esta relación la que debemos aprender a abstraer de la serie de ejemplos mostrados, lo que demuestra una capacidad de abstracción: nos abstraemos del objeto en si para ir hacia la relación abstracta. Así podemos aprender que las reglas o conceptos del tipo «mayor que», «menor que», a la izquierda de «,» a la derecha de «, “por encima de”, “por debajo de”, etc. aportan la solución a un problema dado. No es sorpréndete entonces que una pregunta típica de la psicología infantil es “a partir de qué edad puede un/a niño/a realizar esta abstracción?” dada su complejidad.

Hace unos años, se nos ocurrió preguntar si las abejas, a pesar de su cerebro miniatura de 1 mm2, serían capaces resolver problemas conceptuales como los descritos en el párrafo anterior. Concretamente, quisimos saber si las abejas serían capaces de aprender el “concepto de igualdad” (3). El concepto de igualdad es típicamente demostrado a partir de un tipo de experimento realizado en primates en el cual se muestra al animal un primer objeto (la muestra) sin recompensa alguna y durante un corto lapso de tiempo, para luego mostrarle una serie de objetos diferentes entre los cuales uno solo es idéntico a la muestra. El animal debe aprender a elegir siempre el objeto idéntico a la muestra vista anteriormente para obtener una recompensa alimentaria, a pesar que la muestra y sus características físicas particulares cambien regularmente. Por lo tanto, el animal debe aprender la regla conceptual: «elige siempre lo que se te muestre al principio, independientemente de lo que se te muestre«. En esto consiste el concepto de igualdad: en elegir aquello que es igual a la muestra vista anteriormente.

¿Pueden las abejas llegar un tal nivel de inteligencia? Para determinar si las abejas pueden aprender el concepto de igualdad, fueron entrenadas a volar a un laberinto en Y dispuesto sobre una mesa cerca de la ventana de nuestro laboratorio. Las abejas entraban en el laberinto y se dirigían hacia uno de sus brazos con el fin de recolectar una gota de solución azucarada que alternaba al azar de un brazo al otro. Para reproducir el principio de la experiencia del concepto de igualdad, presentamos una muestra cambiante sin recompensa a la entrada del laberinto en Y, es decir, un estímulo visual que variaba de visita en visita (Fig. 3). La muestra en la entrada podía ser un disco de color azul o amarillo, o un disco con barras blancas y negras verticales u horizontales (3). Las abejas entraban en el laberinto a través de un orificio en el medio de la muestra y una vez adentro, tenían que elegir entre dos estímulos visuales, uno en cada brazo del laberinto; uno era idéntico a la muestra de la entrada y el otro no (Fig. 3). Lógicamente, como lo que rige el acceso a la recompensa es el principio de igualdad, las abejas accedían a la recompensa de solución azucarada solamente si elegían dentro del laberinto el estímulo que correspondía a la muestra vista al entrar. 

Dos grupos de abejas fueron entrenadas de este modo (Fig. 4): un grupo sólo vio las muestras de color alternándose repetidamente en el laberinto (amarillo/azul); el otro grupo sólo vio los motivos de rayas blancas y negras en alternancia repetida (verticales/horizontales).

Luego de entrenar a los dos grupos de abejas de este modo, llego el test crítico para determinar si poseían o no un concepto de igualdad: las abejas entrenadas con los colores amarillo y azul llegaron al laberinto y se encontraron sorpresivamente con que a la entrada había un disco de rayas negras y blancas (horizontal o vertical), muestra que jamás habían visto hasta ese entonces. Del mismo modo, las abejas entrenadas con los discos de rayas negras y blancas horizontales o verticales llegaron al laberinto y se encontraron sorpresivamente con un disco de color, azul o amarillo, a la entrada. La pregunta en este caso era: ¿qué harían las abejas enfrentadas a una situación novedosa jamás vista? ¿Permanecerían desorientadas sin entrar al laberinto? ¿O elegirían en base a un concepto de igualdad? En este último caso, poco importaría que la muestra fuese novedosa y diferente de lo que habían experimentado anteriormente. Las abejas capaces de aprender un concepto de igualdad entrarían sin dudar y elegirían correctamente la imagen que correspondía a lo que vieron a la entrada, independientemente de su novedad. Esto último fue lo que observamos. 

Las abejas no se confundieron con el cambio en el tipo de estímulos muestra, sino que eligieron correctamente dentro del laberinto, a pesar de ver la nueva muestra por primera vez (3). Pudieron elegir el estímulo correspondiente a la muestra presentada en la entrada del laberinto, a pesar de su novedad (Fig. 4). Por tanto, fueron capaces de abstraer un concepto de igualdad que va más allá de las propiedades físicas de los estímulos percibidos. El mismo experimento se repitió entrenando a las abejas con colores y luego testeándolas con olores (un olor presentado a la entrada del laberinto seguido de dos olores dentro del laberinto). Como ocurrió con los colores y los motivos de rayas, las abejas aplicaron la regla conceptual de igualdad a los olores a pesar de su novedad, demostrando así que su dominio del concepto de igualdad va más allá del tipo de estímulo considerado (visual u olfativo). Asimismo, fue posible enseñarles la regla opuesta, conocida como concepto de diferencia. En este caso, las abejas aprendieron eficazmente a elegir siempre lo contrario de lo que se les mostraba en la entrada del laberinto (3). 

 

Desde que realizamos este experimento, pudimos confirmar esta capacidad de aprendizaje conceptual de las abejas en muchísimos experimentos diferentes que probaron que conceptos espaciales (a la derecha de, a la izquierda de), de talla (más grande que, más pequeño que) o numéricos (más elementos, menos elementos), entre muchos otros, pueden ser aprendidos por estos insectos. De hecho, mostramos además que las abejas no solo aprenden varios tipos de relaciones conceptuales, sino que también pueden combinarlas para crear conceptos más complejos con el objeto de resolver un problema. Así, la abstracción de conceptos es una capacidad que está lejos de ser una prerrogativa de ciertos mamíferos, incluidos los humanos. Las abejas pueden aprender estas relaciones y usarlas para tomar decisiones y navegar en su entorno de manera eficaz. Su cerebro no solamente aprende y memoriza, sino que también es capaz de formar nociones más abstractas (4). 

 

¿Es la abeja un ser consciente?

El desarrollo de estas y otras experiencias que develaron un grado sorprendente de inteligencia en las abejas conducen a otra pregunta que nuevamente puede parecer esotérica, pero no lo es en la medida en que puede ser abordada científicamente: ¿es la abeja un ser consciente? 

Esta pregunta parece imposible de responder dado que las abejas no hablan y por ende no pueden contarnos acerca de su mundo interior, si tal cosa existiese. En los humanos, la autoconciencia o conciencia de sí mismo es lo que nos define como un ser consciente en el tiempo y el espacio (‘yo, aquí y ahora’). Define nuestras propias creencias sobre lo que somos y / o sabemos y puede ser expresada verbalmente. Por ejemplo, imaginemos preguntarle a alguien: ¿cuál es la probabilidad de que nos digas con exactitud el marcador de la final del Mundial de 1978, los países que se enfrentaron y los nombres de los goleadores? La respuesta de la persona interrogada variará de 0 a 100%, y sobre todo nos informará acerca de su nivel de confianza en su propio conocimiento. Asi, la respuesta proporcionada nos dice que esta persona ha realizado una evaluación introspectiva de su propio conocimiento y que en base a eso ha estimado su probabilidad de éxito. Este tipo de conciencia se conoce como metacognición o cognición de sí mismo (“lo que sé acerca de mis conocimientos”).

¿Se puede saber si los animales tienen conciencia de lo que saben, es decir si son conscientes de sí mismos? La respuesta es afirmativa. Para esto, los científicos han desarrollado experimentos que permiten determinar si la metacognición existe en los animales. En estos experimentos, se entrena a un animal a elegir entre dos opciones, una recompensada y la otra no, y se le da la oportunidad de abandonar la elección si la considera demasiado difícil.  Así, podemos presentar a los animales problemas de diversa complejidad y darles la opción de abandonar el experimento si les resulta demasiado difícil, de la misma forma que un alumno decidiría no presentarse a un examen si se considera insuficientemente preparado. El alumno realiza una evaluación introspectiva de lo que sabe y si sus conocimientos le permitirán aprobar el examen. Si decide no ir es porque se considera insuficientemente preparado.  Esta misma idea es la subyace a estos experimentos que intentan determinar si la metacognición existe en un animal. ¿Se puede aplicar este principio a las abejas y saber asi si son conscientes de lo que saben? 

Las experiencias de colegas australianos abordaron precisamente este problema (5). Las abejas fueron entrenadas a volar en un laberinto en Y en el que debían aprender un concepto que ya habíamos demostrado con anterioridad, la relación espacial “encima de” (6). En estos trabajos, las abejas debían elegir el brazo del laberinto que mostraba una imagen variable (color y forma variables) pero que siempre se encontraba por encima de una línea horizontal (6). Como alternativa se mostraban otros objetos variables, pero siempre por debajo de la misma línea horizontal. Asi, las abejas debían aprender el concepto “encima de” para acceder a la recompensa de solución azucarada. Si se equivocaban y elegían el estímulo “debajo de”, eran penalizadas con una solución amarga de quinina. En la experiencia de los colegas australianos, la dificultad adicional radicaba en que en ciertas ocasiones el objeto variable se acercaba sobremanera, y hasta se superponía prácticamente con la línea horizontal (Fig. 5) por lo que era difícil, incluso imposible (dependiendo de la distancia de separación entre líneas y objeto), decidir si el objeto percibido estaba por encima de la línea horizontal y si la situación presentada correspondía al concepto “encima de” (5). En este caso, el laberinto presentaba una compuerta de salida de modo que las abejas o bien elegían una de las dos imágenes (y eran recompensadas por cada elección correcta o castigadas con una solución amarga por una elección incorrecta) o bien podían abandonar el laberinto sin elegir.

En estos experimentos las abejas eligieron abandonar el laberinto sin elegir estimulo alguno cada vez que una situación difícil era presentada, es decir cuando era difícil decidir si el objeto presentado se hallaba realmente por encima de la línea horizontal. Al contrario, cuando el objeto estaba claramente por encima de la línea, las abejas elegían sin problema alguno. Pero acercar el objeto a la línea, las llevaba a abandonar el laberinto, como el estudiante que rehúye el examen al no estar seguro de sus conocimientos (Fig. 5c). Esta estrategia mejoró su desempeño general ya que de esta forma aumentaron la proporción de elecciones correctas y disminuyeron las experiencias negativas penalizadas con la solución amarga, un resultado consistente con la definición misma de metacognición y conciencia introspectiva.

¿Podemos entonces concluir que las abejas tienen una conciencia introspectiva? Tal vez, pero conviene ser cuidadoso en la conclusión. Un tema tan complejo como la existencia de la conciencia en una especie animal no puede decidirse categóricamente sobre la base de un único experimento. Se necesitan más trabajos que utilicen otros tests y protocolos para probar la existencia de un cierto nivel de conciencia en las abejas. 

 

Conclusión

Los experimentos que hemos descrito responden, en parte, a la pregunta del filósofo Thomas Nagel aplicada a nuestro insecto favorito: «¿Qué se siente ser una abeja?». Podemos decir que nuestras abejas, lejos de ser criaturas primitivas, limitadas y con capacidades de aprendizaje rudimentarias, son seres capaces de aprendizajes complejos, que navegan eficientemente en su entorno, intercambian información acerca de las fuentes de alimento a explotar y, sobre todo, son capaces de abstracción en la resolución de problemas conceptuales. Esta capacidad de aprendizaje conceptual nos devela a criaturas extremadamente sofisticadas desde el punto de vista cognitivo. Evidentemente, se podría argumentar que, dado que las abejas son capaces de aprender conceptos, esta habilidad no debería ser tan compleja. Sin embargo, un tal argumento sería facilista y no haría avanzar nuestra comprensión ni de las abejas ni de la cognición misma. 

Otros experimentos deben proporcionar nuevas informaciones para decidir si las abejas tienen un cierto nivel de conciencia. Así estaríamos respondiendo, en parte, a la pregunta de Nagel: ser una abeja, significa ser un organismo cognitivamente sofisticado, capaz no sólo de aprender y memorizar hechos específicos del entorno, sino también de comprender reglas, organizarlas y así desarrollar conceptos abstractos posiblemente con un cierto nivel de autoconciencia. Un ser diferente pero también comparable a nosotros en varios aspectos y que por lo tanto merece nuestro respeto y nuestra defensa. 

Esta conclusión debería llevar a reflexiones más profundas: ¿somos finalmente, los humanos, tan especiales como creemos serlo? ¿Será más bien que las anteojeras que llevamos puestas, y que nos llevan a situarnos en el centro de un mundo en el que en realidad solo ocupamos una pequeña porción, nos han llevado a ignorar inteligencias admirables que existen alrededor de nosotros? ¿Si la abeja es en parte consciente, qué trato recibe y qué trato debería recibir de nuestra parte? En otras palabras, ¿con qué derecho les aplicamos pesticidas, monocultivos y otros tratamientos devastadores que van contra la vida y la inteligencia?

¿Qué deberíamos decir además sobre otras especies que comparten nuestra vida diaria? ¿No deberíamos revisar nuestra visión del mundo, la concepción de nuestra responsabilidad y papel en la naturaleza y las prácticas que hemos adoptado hacia el medio ambiente? Estas preguntas muestran claramente como los conocimientos adquiridos acerca de las abejas melíferas abren las puertas a debates mucho más profundos, filosóficos, morales y ambientales. Estos conocimientos permiten admirar aún más a las abejas, pero también – y sobre todo – sirven de desafío y cuestionamiento para nosotros, seres humanos vinculados a ellas por una relación histórica.

 

Bibliografía

1. T. Nagel, What Is It Like to Be a Bat? Phil Review 83, 435-450 (1974).
2. M. Giurfa, Behavioral and neural analysis of associative learning in the honeybee: a taste from the magic well. J Comp Physiol A 193, 801-824 (2007).
3. M. Giurfa, S. Zhang, A. Jenett, R. Menzel, M. V. Srinivasan, The concepts of ‘sameness’ and ‘difference’ in an insect. Nature 410, 930-933 (2001).
4. A. Avargues-Weber, M. Giurfa, Conceptual learning by miniature brains. Proc Biol Sci 280,  (2013).
5. C. J. Perry, A. B. Barron, Honey bees selectively avoid difficult choices. Proc Natl Acad Sci USA 110, 19155-19159 (2013).
6. A. Avarguès-Weber, A. G. Dyer, M. Giurfa, Conceptualization of above and below relationships by an insect. Proc Biol Sci 278, 898-905 (2011).