Resumen: Los investigadores han creado un modelo computacional sin precedentes del brazo de un pulpo, incorporando casi 200 grupos de músculos para comprender cómo estas criaturas controlan sus extremidades increíblemente flexibles. El estudio revela que pueden surgir movimientos tridimensionales complejos a partir de patrones musculares sorprendentemente simples, lo que ofrece conocimientos tanto para la biología como para la robótica.
Diario: Actas de la Academia Nacional de Ciencias, 1 de octubre de 2024, DOI: 10.1073/pnas.2318769121 | Tiempo de lectura: 4 minutos
Decodificando el miembro más flexible de la naturaleza
A diferencia de los humanos, que controlan sus movimientos a través de un cerebro centralizado, los pulpos tienen un sistema nervioso distribuido con capacidades de toma de decisiones repartidas a lo largo de sus brazos. Cada brazo puede funcionar de forma independiente, logrando grados de movimiento casi infinitos, una hazaña que durante mucho tiempo ha desconcertado tanto a científicos como a ingenieros.
“La motivación general es descubrir cómo controlar un sistema complejo con muchos grados de libertad y encontrar una alternativa a la ejecución de costosos cálculos”, explica el profesor Mattia Gazzola. “El pulpo es un modelo animal interesante que se viene estudiando desde los años 80. [Researchers] “Quiero saber el ‘secreto’ de sus habilidades”.
Del pulpo vivo al modelo informático
El equipo de investigación combinó múltiples enfoques para comprender el control del brazo del pulpo. Utilizaron resonancia magnética y análisis de tejido para crear un modelo detallado de la estructura muscular del brazo. También grabaron pulpos vivos realizando tareas, siguiendo sus movimientos mientras pasaban la mano por un agujero en una lámina de plexiglás para manipular objetos.
“Era casi como trabajar con un niño pequeño”, señaló Gazzola sobre la observación del pulpo. “Hay que saber acercarse [the octopus] y mantenerlo comprometido”.
Simplificando el complejo
Los investigadores descubrieron que se podían lograr movimientos complejos del brazo mediante patrones de activación muscular relativamente simples. “En lugar de trabajar con miles de grados de libertad, relacionamos dos cantidades topológicas (contracción y torsión) con la dinámica muscular”, explica Gazzola. Estas dos cantidades, controladas por diferentes grupos de músculos, trabajan juntas para crear un movimiento tridimensional.
Esta comprensión podría conducir a avances en la robótica. Como señala el estudiante de posgrado Arman Tekinalp: “Me resulta muy interesante aprender de animales vivos y traducir algunos de los conocimientos en ideas para el diseño de robótica blanda”.
Glosario
- Hidrostato muscular: una estructura biológica como el brazo de un pulpo que se mueve sin huesos
- Topología: el estudio de las propiedades geométricas que permanecen sin cambios bajo deformación.
- Writhe: una medida de cómo una curva se retuerce sobre sí misma en un espacio tridimensional
- Grados de libertad: el número de formas independientes en que algo puede moverse.
Prueba
- ¿Cuántos grupos de músculos hay en el modelo de brazo de pulpo de los investigadores?
Respuesta: Casi 200 - ¿En qué se diferencian los pulpos de los humanos en términos de organización cerebral?
Respuesta: Tienen un sistema nervioso distribuido con la toma de decisiones repartida a lo largo de sus brazos. - ¿Qué equipo utilizaron los investigadores para estudiar los movimientos de los pulpos vivos?
Respuesta: Una lámina de plexiglás con un agujero para que pase el pulpo. - ¿Qué dos cantidades utilizaron los investigadores para comprender el movimiento del brazo?
Respuesta: retorcerse y retorcerse
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