Las rayas pueden hacer matemáticas. Pero, ¿por qué lo harían?


En 2020, un grupo de científicos recolectó ocho rayas de río oceladas y las colocó en el equivalente de rayas de un apartamento: un tanque de 343 galones de agua tibia subdividido en varias habitaciones. Las rayas, que procedían del zoológico de Frankfurt, fueron traídas al tanque con un propósito bastante serio. Estaban allí para aprender aritmética, para sumar y restar por un elemento. Si los rayos tuvieran que hacer matemáticas, al menos lo estarían haciendo con lujo.

Aunque esta tarea debe haber sido inesperada para las rayas, no fue sin precedentes para los científicos. Los humanos que intentan enseñar a los animales a contar son algo así como una práctica histórica. A principios del siglo XX, la caballo llamado Hans saltó a la fama resolviendo cálculos golpeando números o letras con su casco junto con su entrenador, un profesor de matemáticas llamado Wilhelm von Osten. Hans podía contar el número de personas en una audiencia, realizar operaciones aritméticas e incluso leer un reloj. Ciertamente hubo escépticos, pero Hans demostró sus habilidades durante más de un año de investigación por parte de la junta de educación alemana. La artimaña solo se desmoronó cuando el biólogo y psicólogo Oscar Pfungst reveló que Hans solo podía responder preguntas cuyas preguntas también sabían los interrogadores; el caballo leía señales casi imperceptibles en el rostro de su inquisidor. Después de que se descubrió el engaño de Hans, cayó del estrellato y fue reclutado en la Primera Guerra Mundial como un caballo militar y asesinado en acción o comido por soldados hambrientos.

En investigaciones más recientes, los científicos han descubierto que muchas especies animales tienen o pueden aprender la cognición numérica, como contar o distinguir una cantidad de otra. Aunque esta lista incluye candidatos obvios como los chimpancés y los loros grises, cada vez más especies han hecho el corte a medida que los científicos de la cognición dirigieron sus lentes hacia los peces. Y así es como las ocho rayas oceladas de río llegaron a vivir en el laboratorio de la neuroetóloga Vera Schluessel en la Universidad de Bonn en Alemania.

El grupo de investigación de Schluessel había probado las habilidades cognitivas de las rayas oceladas de río durante años y estaban familiarizados con los organismos, según Nils Kreuter, biólogo marino de la Universidad de Uppsala en Suecia, que fue alumno del laboratorio de Schleussel. Las rayas nadan en los ríos sudamericanos y aparecen en varios colores y patrones diferentes, desde puntos dispersos hasta manchas parecidas a ojos de mármol. En 2019, otro grupo de científicos probó las habilidades de las abejas para sumar y restar, y publicaron sus resultados (¡las abejas pueden contar!) en un artículo en la revista Avances de la ciencia. Schluessel, Kreuter y sus colegas adaptaron el experimento de la abeja melífera para ocho rayas y ocho cíclidos óseos, peces de agua dulce nativos del lago Malawi en África oriental, y publicaron sus resultados en la revista Informes científicos. “Los elasmobranquios representan el linaje más antiguo de vertebrados, es una pieza del rompecabezas para comprender la evolución y el desarrollo de la cognición”, escribió Kreuter en un correo electrónico, haciendo referencia a los rayos.

Crédito: Schluessel et al. (2022)
Una raya en un espacioso tanque experimental, enfrentándose a su mayor némesis: las matemáticas.

Una vez que las rayas y los cíclidos estuvieron en sus tanques, los científicos comenzaron a familiarizarlos con los conceptos simples de la aritmética. Les mostraron a los peces una imagen de hasta cinco formas: cuadrados, círculos, triángulos. Aunque las formas eran de diferentes tamaños y estaban mezcladas, todas eran amarillas o azules. Los científicos entrenaron a los cíclidos y rayas para asociar el amarillo con «restar uno» y el azul con «sumar uno». Los cíclidos y las rayas tuvieron cinco segundos cada uno para memorizar lo que vieron. Luego, una puerta se abría a otra habitación en su tanque y los peces tenían que elegir entre dos nuevas imágenes: una con una forma adicional y la otra con una forma menos. Si las formas que el pez vio inicialmente eran azules, se suponía que debían elegir una segunda imagen con una forma adicional, para «agregar una». Si las formas que el pez vio inicialmente eran amarillas, se suponía que debían elegir una segunda imagen con una forma menos. Quien nadó hacia la imagen correcta recibió un regalo: los cíclidos recibieron gránulos y las rayas recibieron lombrices de tierra, camarones o mejillones. Las respuestas incorrectas no recibieron nada.

No todos los peces entendieron las reglas de inmediato, y algunos peces nunca lo entendieron todo. Pero seis de los ocho cíclidos y cuatro de las ocho rayas lograron aprender las reglas. Y a pesar de que las rayas tuvieron un desempeño common más pobre, las cuatro que completaron su entrenamiento tuvieron una tasa de precisión más alta que los cíclidos. Pero a ambas especies les resultaba más fácil sumar que restar.

Para asegurarse de que los peces no estuvieran simplemente memorizando las imágenes, los investigadores plantearon una pregunta aritmética con valores específicos que los peces no habían visto en su entrenamiento: 3+1 o 3-1. El pez todavía elegía a menudo la respuesta correcta. Y en una prueba adicional en la que a las rayas y cíclidos se les mostraron segundas imágenes que mostraban una opción entre una forma adicional y dos formas adicionales, el pez eligió la imagen que mostraba una forma adicional, siguiendo la regla «+1» y no simplemente eligiendo la mayor cantidad. Los resultados fueron sorprendentes, escribieron los científicos, ya que las rayas y los cíclidos no tienen una necesidad obvia de comportamiento o ecológica de poseer, y mucho menos sobresalir en la aritmética.

La representación de un pez cíclido en un tanque al que se le presenta un problema matemático.Crédito: Schluessel et al. (2022)
Un cíclido haciendo aritmética easy en un tanque, con una olla de barro como lugar opcional para esconderse (¿de las matemáticas?)

Los cerebros de los humanos y otros mamíferos tienen lo que se llama una corteza cerebral, que nos ayuda a llevar a cabo habilidades cognitivas complejas. El pescado carece de esta estructura. Pero su capacidad para realizar esta aritmética easy sugiere que una corteza cerebral no es un requisito para tales actividades, escriben los autores. “Muestra una vez más que los peces son animales inteligentes y que los humanos tienden a subestimarlos”, dijo Kreuter.

Algunos científicos que no participaron en la investigación expresaron reservas sobre la interpretación del artículo de que las rayas en realidad estaban contando, informó Sophie Fessl en El Científico. Pero si el experimento fue una verdadera prueba de las habilidades de suma y resta, aún puso a las rayas a través de un círculo de decisiones que involucran visualización y memoria, dijo Schluessel a Fessl.

Otros animales marinos, cuyas habilidades cognitivas nunca hemos probado, tienen cuerpos que los matemáticos de hoy todavía están tratando de descubrir. desenmarañar. Y aunque, contrariamente al mito standard, el caparazón del nautilus promedio es no es una verdadera espiral doradasigue siendo una espiral logarítmica, según una historia en la revista nautilo (en relación). Aunque es posible que el molusco nunca sepa geometría, diría que es más experto que yo, una criatura con un cerebro cuya capacidad técnica para hacer matemáticas fue vencida fácilmente por un profundo desprecio por el tema durante años.

En la naturaleza, parece que una raya de río ocelada podría vivir toda su vida sin tener que resolver un problema aritmético. “No se sabe para qué rayas de río oceladas necesitarían una habilidad numérica particularmente buena”, dijo Kreuter. Las rayas no cazan ni se involucran en comportamientos relacionados con el apareamiento que puedan requerir números, como contar rayas o huevos. Pero quizás lo más inteligente del mundo es tener la habilidad de hacer matemáticas y nunca, nunca usarlas.