¿Las abejas pueden contar? Lo que dice la ciencia

Info animales » Insectos » ¿Las abejas pueden contar? Lo que dice la ciencia

La idea de que un insecto diminuto pueda hacer cuentas suena, como poco, curiosa. Sin embargo, en los últimos años varios equipos de investigación han demostrado que las abejas melíferas son capaces de manejar conceptos numéricos sorprendentes, desde contar pequeñas cantidades hasta entender lo que significa el cero o distinguir si un grupo de elementos es par o impar. Todo ello con un cerebro que pesa menos de un miligramo.

Lejos de ser una simple anécdota, estos descubrimientos están cambiando la forma en la que los científicos entienden la inteligencia animal. Los experimentos realizados en universidades de Alemania, Australia, Italia y Francia muestran que las abejas pueden aplicar reglas matemáticas abstractas, ir más allá de las pistas visuales básicas y aprender normas que luego extrapolan a situaciones nuevas. Y, de paso, están inspirando nuevas ideas en el campo de la inteligencia artificial.

La sorprendente mente numérica de las abejas

Durante décadas, la capacidad de los insectos para resolver tareas complejas fue vista con bastante escepticismo. Muchos neurocientíficos pensaban que, con tan pocas neuronas, estos animales solo podían responder mediante reflejos simples y asociaciones básicas. Sin embargo, estudios recientes han desmontado poco a poco esta visión tan limitada.

En el caso concreto de las abejas melíferas (Apis mellifera), incluidas variantes como la abeja africana, varios grupos de investigación han demostrado que estos insectos no solo forman mapas mentales de su entorno o reconocen flores, sino que también son capaces de enfrentarse a problemas numéricos que considerábamos “humanos”: contar hasta ciertas cantidades, elegir el conjunto menor, discriminar hasta cuatro objetos y hasta manejar la noción de nada.

Un trabajo clave en este cambio de perspectiva procedió de la Universidad Monash, en Australia, donde el equipo dirigido por la investigadora Scarlett Howard diseñó una serie de experimentos para comprobar si el minúsculo cerebro de las abejas podía operar con conceptos matemáticos elementales. Para ello entrenaron a estos insectos a elegir entre diferentes cantidades de figuras, ofreciéndoles recompensas dulces cuando acertaban.

Lo que descubrieron es que, pese a contar con menos de un millón de neuronas, las abejas son capaces de procesar información visual compleja y, además, aplicar reglas abstractas a lo que ven. Es decir, no se limitan a reaccionar a estímulos; parecen construir una especie de “regla numérica interna” que guía sus decisiones.

Un cerebro diminuto capaz de manejar el número cero

Uno de los hallazgos más llamativos de estos estudios fue demostrar que las abejas pueden manejar el concepto de cero, algo que históricamente ha costado incluso a las sociedades humanas. El equipo de Scarlett Howard incluyó en sus pruebas una condición especialmente delicada: una superficie totalmente en blanco, sin ningún objeto, que representaba la ausencia total de elementos.

En el experimento principal, las abejas aprendieron una regla muy sencilla: tenían que elegir siempre la opción con menor número de formas geométricas para recibir un premio de alimento. A fuerza de ensayos con recompensas dulces y castigos con soluciones amargas, las abejas terminaron por seguir esa regla de “elige lo más pequeño” con bastante precisión.

El punto clave vino después. En una fase de prueba, los investigadores les presentaron a las abejas, por primera vez, una bandeja completamente vacía frente a otra con entre uno y seis objetos. Las abejas que se habían entrenado eligiendo la cantidad menor comenzaron a dirigirse de manera espontánea hacia la bandeja sin ningún elemento, como si entendieran que “nada” es menos que “uno, dos o tres”.

Para afinar todavía más el resultado, el equipo realizó un experimento de control. Querían asegurarse de que las abejas no se estaban guiando únicamente por detalles visuales muy básicos, como la cantidad de tinta o la complejidad de la figura. La superficie en blanco, al no tener ninguna forma ni frecuencia espacial comparable, permitía descartar estas pistas perceptivas de bajo nivel. Aun así, las abejas seguían escogiendo la opción vacía en coherencia con la regla aprendida.

Curiosamente, cuando la bandeja vacía competía con otra que tenía muy pocos objetos, la tarea se volvía más difícil para las abejas. En esos casos aumentaba el tiempo que tardaban en tomar una decisión y también el número de errores. Esto indica que, aunque pueden manejar la noción de cero, la diferencia entre “casi nada” y “nada” les supone un desafío cognitivo mayor, algo parecido a lo que pasa con los humanos cuando comparamos cantidades muy próximas.

La regla de “elegir la menor cantidad” y su alcance

Uno de los aspectos más interesantes del trabajo de Howard y colaboradores es cómo se entrenó a las abejas. Se utilizó un aprendizaje basado en recompensas y castigos: las abejas que elegían correctamente la opción con menos elementos recibían una solución azucarada, mientras que las que se equivocaban se encontraban con quinina de sabor amargo. En pocas sesiones, muchas abejas alcanzaron niveles de acierto cercanos al 80 %.

En el experimento de control mencionado anteriormente, las abejas entrenadas con la regla de “escoge la menor cantidad” llegaron a seleccionar el estímulo vacío sin que este hubiera aparecido durante la fase de aprendizaje. Es decir, extrapolaron la regla a una situación nueva y más abstracta de la que no tenían experiencia previa.

Este punto es crucial desde el punto de vista de la neurociencia. Si el comportamiento de las abejas se debiera únicamente a un automatismo visual sencillo —por ejemplo, ir hacia la imagen con menos “manchas”—, habría sido muy fácil que la bandeja en blanco rompiera el patrón. Sin embargo, su manera de responder encaja mejor con la idea de que manejan internamente una regla numérica general del tipo “cuanto menos, mejor”.

Los autores del estudio subrayan que esto se aleja de la explicación clásica basada en asociaciones mecánicas. Las decisiones de las abejas parecen estar guiadas por un tipo de razonamiento numérico abstracto, en el que manejan de forma flexible la información que reciben en función de una norma aprendida.

Este trabajo se inscribe en una línea de investigación que cuestiona la obsesión por medir la inteligencia únicamente con criterios humanos. Howard lo resumió apuntando que es fundamental evitar sesgos antropocéntricos al estudiar la mente animal: los humanos percibimos y vivimos el mundo de forma muy distinta a otros seres vivos, así que pretender que todos piensan “como nosotros” puede llevar a malinterpretar comportamientos complejos.

Críticas, colaboraciones y cambio de perspectiva

Durante mucho tiempo, algunos especialistas recelaron de este tipo de resultados, argumentando que los comportamientos numéricos observados en animales podrían explicarse por simples asociaciones sensoriales. Sin embargo, la investigación más reciente sobre abejas ha ido desmontando estas críticas con diseños experimentales cada vez más finos.

En el estudio del número cero, por ejemplo, participó el neurocientífico Mirko Zanon, de la Universidad de Trento. Su aportación ayudó a remarcar que muchas objeciones desaparecen si se tiene en cuenta la biología particular de las abejas: cómo ven el mundo, cómo procesan la información visual y de qué manera su sistema nervioso aprovecha al máximo recursos muy limitados.

Los autores recalcan que las conductas observadas no encajan con una simple repetición mecánica. Las abejas no se limitan a recordar una imagen concreta, sino que aplican una regla numérica de forma flexible a combinaciones distintas de formas y cantidades. Esta manera de responder apunta a estrategias cognitivas más sofisticadas de lo que cabría esperar en un invertebrado.

Todo esto ha obligado a revisar prejuicios muy arraigados sobre la relación entre tamaño del cerebro e inteligencia. El hecho de que un insecto con menos de un millón de neuronas sea capaz de manejar conceptos como el cero pone sobre la mesa que la eficiencia y la organización de las redes neuronales pueden ser tan importantes —o más— que el simple número total de neuronas.

De forma más amplia, estas investigaciones muestran que comportamientos aparentemente sencillos, como elegir la flor más adecuada o orientarse en el paisaje, pueden apoyarse en mecanismos cognitivos evolutivamente complejos. El conteo, la comparación de cantidades o el reconocimiento de patrones numéricos pueden aportar ventajas claras a la hora de encontrar alimento y sobrevivir frente a amenazas como el virus de las alas deformadas.

Las abejas también distinguen cantidades y saben “hasta cuatro”

Antes de los estudios sobre el cero, ya se sabía que las abejas tenían cierta capacidad de conteo. Un equipo de científicos de la Universidad de Würzburg, en Alemania, llevó a cabo un experimento prolongado —durante dos años— para evaluar hasta qué punto estos insectos podían distinguir y contar objetos.

En este caso, las abejas de un panal tenían que volar sistemáticamente a través de tubos de metacrilato con varias salidas. En la entrada y en cada una de las posibles salidas se pintaron diferentes conjuntos de objetos —por ejemplo, círculos, triángulos u otras figuras— de forma que las abejas pudieran usar esa información para encontrar el camino que llevaba al alimento.

Las abejas aprendieron rápidamente que, si a la entrada del tubo veían tres figuras, debían buscar la salida que también tenía tres figuras, independientemente de cuál fuera ese objeto exacto. Lo relevante para ellas era la cantidad de elementos, no su forma. Incluso cuando el tipo de objeto era totalmente nuevo, seguían siendo capaces de emparejar el número de elementos.

Gracias a estos ensayos, los científicos pudieron determinar que las abejas tienen una habilidad de conteo funcional hasta aproximadamente cuatro elementos. En ese rango, su comportamiento es comparable al de otros animales vertebrados, como los chimpancés, cuando se trata de distinguir cantidades pequeñas sin necesidad de contar uno a uno como hacemos las personas adultas.

Este tipo de conteo rápido —lo que en humanos se conoce como “subitización”, esa capacidad de ver de un vistazo si hay uno, dos, tres o cuatro objetos— parece estar presente también en las abejas. A partir de ahí, su precisión disminuye, lo que encaja con la idea de un sistema numérico aproximado útil para tareas ecológicas cotidianas.

Abejas contables: de “cuántos hay” a “no hay ninguno”

La investigación de Howard sobre el cero puso un nuevo listón en esta línea de trabajo. En una presentación en Portugal, la bióloga explicó cómo, a base de entrenamiento con recompensas dulces y castigos amargos, su equipo consiguió que diferentes castas de abejas —reinas, obreras y zánganos— aprendieran a identificar el lugar con menos objetos.

Las reglas del juego eran sencillas: las abejas que eligieran correctamente la plataforma con la menor cantidad de figuras recibían un premio azucarado, mientras que las que fallaban se encontraban con la desagradable quinina. Tras un periodo de entrenamiento, las abejas alcanzaron alrededor de un 80 % de aciertos al elegir la bandeja con el menor número de elementos.

La sorpresa vino cuando se les ofrecía la opción entre una bandeja con uno a seis objetos y otra totalmente vacía. Sin haber sido entrenadas explícitamente para esa situación, muchas abejas se dirigían a la bandeja sin ningún objeto, lo que implica que consideraban la ausencia de elementos como una cantidad aún menor que uno, dos o tres.

Este comportamiento revela que las abejas no solo pueden apreciar cuántos objetos hay, sino también detectar con bastante fiabilidad dónde no hay ninguno. Aunque la tarea se volvía algo más difícil cuando la otra bandeja tenía muy pocos objetos, el hecho de que se dirigieran a menudo hacia la opción vacía refuerza la idea de que son capaces de contar “hasta cero” en términos funcionales.

De nuevo, no se trata de que las abejas tengan un “cero” escrito en la mente como lo representamos los humanos, sino de que su comportamiento encaja con un sistema que ordena las cantidades incluyendo la situación de “ningún elemento” al principio de la escala. Eso ya es un salto muy notable para un cerebro tan pequeño.

Par e impar: abejas que entienden la paridad

Otro estudio muy llamativo sobre las capacidades matemáticas de las abejas fue llevado a cabo por un equipo de Australia y Francia, también liderado por Scarlett R. Howard, esta vez en colaboración con el Centro de Ecología Integrativa de la Universidad de Deakin (Burwood, Australia). El objetivo era comprobar si estos insectos podían distinguir entre cantidades pares e impares, una tarea de clasificación numérica que, en humanos, solemos aprender en la infancia.

Hasta entonces, la categorización de paridad —es decir, decidir si un número o un conjunto de objetos es par o impar— no se había estudiado en especies distintas a la humana. Probablemente porque nadie pensaba que pudiera ofrecer resultados interesantes o aplicables. Sin embargo, las abejas ya habían demostrado habilidades numéricas básicas, así que este equipo se propuso ir un paso más allá.

En el experimento, entrenaron a abejas individuales utilizando tarjetas con entre uno y diez elementos geométricos. Dividieron a los insectos en dos grupos: en uno, las abejas aprendían que las cantidades pares iban acompañadas de una recompensa de agua azucarada y las impares de una solución amarga de quinina; en el otro grupo, se invertía esta relación (impar era lo positivo, par lo negativo).

El entrenamiento continuó hasta que las abejas de cada grupo alcanzaron aproximadamente un 80 % de aciertos al elegir la tarjeta correcta según la regla de paridad que les había tocado. Este umbral de rendimiento mostraba que eran capaces de aprender de forma consistente si “lo bueno” estaba asociado a par o a impar, solo a partir de la observación de conjuntos de puntos o figuras.

Una vez superada esta fase, llegó lo interesante: se pusieron a prueba con nuevos números que no habían visto durante el aprendizaje, concretamente conjuntos de 11 y 12 elementos. Pese a que estos casos eran completamente nuevos para ellas, las abejas lograron clasificarlos como pares o impares con una precisión en torno al 70 %.

Sesgos, aprendizaje de paridad y comparación con los humanos

Los autores del estudio se mostraron especialmente intrigados por el ritmo de aprendizaje que mostraron los dos grupos de abejas. Descubrieron que las abejas entrenadas para asociar los números impares con la recompensa azucarada aprendían esa regla más deprisa que las del grupo “par positivo”.

Este resultado es curioso porque en humanos se observa, por lo general, lo contrario: tendemos a categorizar los números pares más rápido que los impares. En el caso de las abejas, el sesgo de aprendizaje parece invertido, lo que sugiere que pueden tener una “intuición numérica” diferente a la nuestra y que sus sistemas de procesamiento de cantidades no funcionan exactamente igual.

En cualquier caso, el hecho de que alcanzaran un rendimiento claro por encima del azar al generalizar la regla de paridad a números nuevos (11 y 12) respalda la idea de que sus cerebros son capaces de captar patrones numéricos abstractos. No se limitan a memorizar casos concretos, sino que extraen una regla general que luego aplican a ejemplos no vistos.

Esto se vuelve aún más impresionante si tenemos en cuenta la escala de su sistema nervioso. Un cerebro humano cuenta aproximadamente con 86.000 millones de neuronas, mientras que el de una abeja ronda las 960.000. Que con esa diferencia abismal de recursos puedan manejar estas clasificaciones numéricas tan finas da una buena idea de lo eficiente que puede ser la evolución a la hora de optimizar funciones cognitivas.

En paralelo, estos hallazgos conectan con otros trabajos previos en los que se vio que las abejas podían reconocer rostros humanos, realizar pequeñas sumas y restas y tomar decisiones complejas en su entorno. Todo apunta a que su “caja de herramientas” mental es mucho más rica de lo que se pensó en un principio, a pesar de sus limitaciones de tamaño y número de neuronas.

De la colmena al laboratorio: por qué las abejas son un modelo ideal

Una de las razones por las que se siguen usando abejas en este tipo de estudios es que son animales relativamente fáciles de mantener y observar en un entorno de laboratorio y en iniciativas de apicultura sostenible y responsable. Tienen una vida social muy organizada, son accesibles y permiten repetir experimentos con muchos individuos, algo esencial para obtener resultados estadísticamente fiables.

Además, su comportamiento natural ya implica una serie de tareas cognitivas bastante sofisticadas: deben recordar la ubicación de las flores, comparar la calidad de distintas fuentes de néctar y polen, comunicarse con otras obreras mediante la famosa “danza de las abejas” y adaptarse a cambios en el entorno. Todo ello hace que sean candidatas ideales para estudiar cómo un cerebro pequeño resuelve problemas complejos.

A nivel ecológico, se ha sugerido que la capacidad de contar pétalos o estructuras florales podría ayudar a las abejas a seleccionar las flores más nutritivas o fáciles de explotar. Si una especie de flor suele ofrecer más recompensa en un determinado rango de número de pétalos o estambres, una abeja capaz de estimar esas cantidades tendría una pequeña ventaja a la hora de optimizar su trabajo de recolección.

También se ha planteado que su noción de “cantidad” puede influir en cómo evalúan el número de compañeras que visitan una misma fuente de alimento, o cómo calculan si merece la pena seguir explotando una flor concreta. En conjunto, estas capacidades numéricas aportan un plus de eficiencia en la vida diaria de la colmena, lo que ayuda a explicar por qué la evolución las ha favorecido.

Por último, desde el punto de vista metodológico, las abejas permiten diseñar tareas controladas en las que se les presentan variaciones muy precisas de formas, cantidades y recompensas. Esto facilita aislar qué pistas perceptivas están usando y, poco a poco, ir descartando explicaciones sencillas para quedarnos con las verdaderas capacidades cognitivas subyacentes.

Lo que las abejas enseñan a la inteligencia artificial

Los hallazgos sobre las habilidades matemáticas de las abejas no solo sirven para comprender mejor la inteligencia animal; también están inspirando nuevas ideas en el campo de la inteligencia artificial y el aprendizaje automático. El propio equipo de Scarlett Howard dio un paso más y diseñó una red neuronal artificial extremadamente sencilla para ver si era capaz de reproducir la tarea de paridad.

Esta red contaba únicamente con cinco neuronas, una cifra ridícula en comparación con las millones de neuronas de una abeja. A pesar de esa simplicidad extrema, el sistema fue capaz de clasificar correctamente secuencias de pulsos —entre 0 y 40— como pares o impares con un 100 % de precisión, es decir, sin cometer errores en la tarea de paridad planteada.

Este resultado sugiere que, al menos en principio, la categorización de paridad no necesita un cerebro grande ni una red neuronal artificial enorme para ser resuelta. Un conjunto muy reducido de unidades, organizadas de forma adecuada, puede encargarse de esta tarea sin mayores problemas, lo que encaja con la idea de que la eficiencia es tan importante como la escala en los sistemas inteligentes.

Ahora bien, los propios autores advierten que esto no significa que las abejas y la red neuronal utilicen exactamente el mismo mecanismo para resolver el problema. De hecho, reconocen que todavía no se sabe con detalle qué procesos cognitivos emplean las abejas para separar pares de impares. Lo que sí está claro es que su forma de operar sirve como fuente de inspiración para diseñar algoritmos más ligeros y eficientes en el terreno de la IA.

Las redes neuronales artificiales se basan en una idea muy general tomada de las neuronas biológicas, y esta línea de trabajo muestra que merece la pena mirar con lupa a cerebros pequeños pero altamente eficaces, como el de la abeja, para encontrar estrategias de cálculo compactas que puedan trasladarse a la tecnología.

En conjunto, la combinación de experimentos con abejas —desde el conteo básico hasta el manejo del cero o la paridad— y modelos de inteligencia artificial minimalistas está abriendo un campo de investigación en el que la frontera entre biología y computación se vuelve especialmente difusa y fértil.

Todo este cuerpo de estudios dibuja un panorama en el que las abejas dejan de ser solo insectos trabajadores y polinizadores esenciales para convertirse también en pequeños “cerebros modelo” que obligan a replantearse qué entendemos por inteligencia, cómo se puede organizar el pensamiento con recursos neuronales muy limitados y de qué manera estos mecanismos naturales pueden ayudarnos a diseñar tecnologías más eficientes e ingeniosas.