Un equipo de investigación del Departamento de Física de la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC) ha publicado un estudio innovador en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) que revela como la velocidad influye en las interacciones sociales y el liderazgo dentro de los bancos de peces. La investigación, que es portada de la revista PNAS, está liderada por el investigador Andreu Puy, del Condensed, Complex and Quantum Matter Group (CCQM), y demuestra que los peces tienden a crear patrones de liderazgo temporales basados en las velocidades relativas de los individuos: se alinean con los más rápidos e ignoran a los más lentos.

Utilizando una nueva técnica de análisis llamado ‘mapas de fuerza’, en que se analizan variables como la atracción, la repulsión o la alineación, los investigadores han podido identificar las fuerzas de alineación que guían el movimiento colectivo de los peces. Las conclusiones obtenidas con esta metodología se han validado con un modelo basado en agentes, un tipo de modelo computacional que permite la simulación de acciones e interacciones de individuos autónomos en un determinado entorno y que permite determinar qué efectos producen en el conjunto del sistema.

La atención selectiva es clave
La investigación aporta nuevas perspectivas sobre los mecanismos subyacentes a las interacciones sociales en animales y una comprensión más profunda de la emergencia de liderazgo en función de velocidades variables y adaptativas de los individuos. Y sugiere que los mecanismos de cambio de atención de los individuos en el comportamiento colectivo son clave: la atención selectiva implicaría una reducción de la carga cognitiva para facilitar los procesos de toma de decisiones en grupo, para hacerlos más eficientes y precisos.

Así, si se interpretan las interacciones sociales entre individuos como un método para transferir información al grupo, los resultados del estudio muestran una mayor relevancia de la información que proporcionan los individuos que se mueven más rápidamente. Esto tiene sentido desde el punto de vista biológico, puesto que se espera que los individuos que actúen a partir de información adquirida de forma privada, como la percepción de un depredador o de comida, se muevan a mayor velocidad. También desde el punto de vista perceptivo, puesto que las señales de movimiento rápido sobre un fondo de movimientos más lentos destacan sobre el resto. Finalmente, la línea lateral de los peces, que les permite detectar movimiento, vibración y gradientes de presión en el agua circundante, también responde a las velocidades de los individuos vecinos.

El estudio, titulado Selective social interactions and speed-induced leadership in schooling fish, aporta una perspectiva diferente sobre los mecanismos de coordinación de movimiento en sistemas naturales y artificiales y podría tener aplicaciones en estrategias de gestión de multitudes o en ingeniería, como la robótica de enjambres o los coches autónomos.

Lo han llevado a cabo los investigadores de la UPC Andreu Puy y Romualdo Pastor-Satorras, Elisabet Gimeno y Jordi Torrents —también vinculados al Departamento de Física de la Materia Condensada de la Universidad de Barcelona (UB)— junto con M. Carmen Miguel, del mismo departamento de la UB; y Palina Bartashevich y Pawel Romanczuk, de la Humboldt-Universität zu Berlin.

Artículo de referencia

• 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 en https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2309733121