Un equip de recerca del Departament de Física de la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC) ha publicat un estudi innovador a la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) que revela com la velocitat influeix en les interaccions socials i el lideratge dins dels bancs de peixos. La recerca, que és portada de la revista PNAS, està liderada per l’investigador Andreu Puy, del grup de recerca Condensed, Complex and Quantum Matter Group (CCQM), i demostra que els peixos tendeixen a crear patrons de lideratge temporals basats en les velocitats relatives dels individus: s’alineen amb els més ràpids i ignoren els més lents.

Utilitzant una nova tècnica d'anàlisi anomenada ‘mapes de força’, en què s’analitzen variables com l’atracció, la repulsió o l’alineació, els investigadors han pogut identificar les forces d'alineació que guien el moviment col·lectiu dels peixos. Les conclusions obtingudes amb aquesta metodologia s’han validat amb un model basat en agents, un tipus de model computacional que permet la simulació d'accions i interaccions d'individus autònoms en un determinat entorn i que permet determinar quins efectes produeixen en el conjunt del sistema.

L’atenció selectiva és clau
La recerca aporta noves perspectives sobre els mecanismes subjacents a les interaccions socials en animals i una comprensió més profunda de l'emergència de lideratge en funció de velocitats variables i adaptatives dels individus. I suggereix que els mecanismes de canvi d’atenció dels individus en el comportament col·lectiu són clau: l’atenció selectiva implicaria una reducció de la càrrega cognitiva per facilitar els processos de presa de decisions en grup, per fer-los més eficients i precisos.

Així, si s’interpreten les interaccions socials entre individus com un mètode per transferir informació al grup, els resultats de l’estudi mostren una major rellevància de la informació que proporcionen els individus que es mouen més ràpidament. Això té sentit des del punt de vista biològic, ja que s’espera que els individus que actuen a partir d’informació adquirida de forma privada, com la percepció d’un depredador o de menjar, es moguin a major velocitat. També des del punt de vista perceptiu, pel fet que els senyals de moviment ràpid sobre un fons de moviments més lents destaquen sobre la resta. Finalment, la línia lateral dels peixos, que els permet detectar moviment, vibració i gradients de pressió en l'aigua circumdant, també respon a les velocitats dels individus veïns.

L'estudi, titulat Selective social interactions and speed-induced leadership in schooling fish, aporta una perspectiva diferent sobre els mecanismes de coordinació de moviment en sistemes naturals i artificials i podria tenir aplicacions en estratègies de gestió de multituds o en enginyeria, com la robòtica d’eixams o els cotxes autònoms. L’han dut a terme els investigadors de la UPC Andreu Puy i Romualdo Pastor-Satorras, Elisabet Gimeno i Jordi Torrents –també vinculats al Departament de Física de la Matèria Condensada de la Universitat de Barcelona (UB)– juntament amb M. Carmen Miguel, del mateix departament de la UB; i Palina Bartashevich i Pawel Romanczuk, de la Humboldt-Universität zu Berlin.

Article de referència

• Puy, A., Gimeno, E., Torrents, J., Bartashevich, P., Miguel, M. C., Pastor-Satorras, R., & Romanczuk, P. (2024). Selective social interactions and speed-induced leadership in schooling fish. Proceedings of the National Academy of Sciences, 121(18), e2309733121. Disponible a https://doi.org/10.1073/pnas.2309733121