Investigadores da Universidade de Konstanz e do Instituto Max Planck de Comportamento Animal publicaram recentemente um estudo na revista Science que desafia as teorias estabelecidas sobre o comportamento coletivo dos gafanhotos-do-deserto. Esta pesquisa inovadora oferece uma nova perspetiva sobre os mecanismos cognitivos e sensoriais que sustentam o movimento coletivo destes insetos, questionando crenças há muito mantidas no campo do comportamento animal.

Os gafanhotos-do-deserto, conhecidos como uma praga bíblica, formam alguns dos maiores grupos de insetos na natureza e estima-se que ameacem o sustento de uma em cada dez pessoas devido ao seu impacto na segurança alimentar. Os enxames começam quando juvenis sem asas se agregam e começam a marchar em uníssono. Compreender como estes insetos coordenam o seu movimento é crucial para desenvolver métodos de controlo baseados em evidências, como a previsão dos movimentos dos enxames.

Durante décadas, um princípio emprestado da física teórica – tratar indivíduos como “partículas autopropulsionadas” – tem sido usado para modelar o movimento coletivo em animais. Esta hipótese assume que os animais se alinham ativamente uns com os outros, semelhante às partículas em sistemas físicos como ímanes. Tais modelos mostraram que, mesmo quando os indivíduos se alinham apenas com os seus vizinhos locais, pode emergir um movimento coerente em grande escala.

A hipótese de longa data também afirma que a densidade entre os animais é um fator decisivo para a mudança de movimento não coerente para movimento coletivo coerente em grande escala. Quando um número suficiente de animais se reúne num espaço, prevê-se que transitem espontaneamente de um movimento desordenado para um movimento ordenado em enxame.

Através de uma combinação de trabalho de campo durante o surto de gafanhotos na África Oriental em 2020, estudos laboratoriais, experiências de realidade virtual e uma reavaliação de dados passados, os investigadores concluíram que os mecanismos comportamentais que governam o movimento coletivo nos enxames de gafanhotos não podem ser explicados pelos modelos clássicos.

Utilizando realidade virtual imersiva em 3D, a equipa estudou como gafanhotos em movimento livre interagem com um enxame virtual “holográfico” gerado por computador. Esta abordagem permitiu testar rigorosamente hipóteses sobre o que impulsiona o seu comportamento de maneiras impossíveis em enxames naturais.

Contrariamente às suposições anteriores, a equipa observou que a “resposta optomotora” – um reflexo inato em que os gafanhotos seguem pistas de movimento – não é responsável pela coordenação do movimento coletivo. De facto, não encontraram evidências de que os gafanhotos se alinhem explicitamente com a direção de movimento dos outros.

Para explicar os seus resultados, a equipa de Konstanz desenvolveu um modelo cognitivo simples, baseado na neurobiologia dos circuitos neurais usados pelos animais para navegação espacial, denominado rede neural de “atrator em anel”. Neste modelo, os indivíduos têm uma representação neural simples da direção em relação aos vizinhos, mas não da orientação do corpo ou direção de movimento.

As decisões de movimento emergem através de um processo dinâmico no qual as representações neurais competem ou convergem com base no posicionamento relativo, chegando finalmente a um consenso que determina a direção do movimento.

Este estudo representa uma mudança de paradigma na investigação sobre enxames. Ao fornecer novos insights fundamentais sobre como o comportamento dos gafanhotos resulta em enxames devastadores, a investigação de Konstanz pode proporcionar conhecimentos críticos para estratégias melhoradas de controlo de gafanhotos, como a modelação eficaz do movimento dos enxames.

Além disso, as consequências destas descobertas provavelmente estender-se-ão além dos gafanhotos, com aplicações mais amplas na compreensão da coordenação de movimento em outras espécies, bem como na robótica, inteligência artificial e no estudo da inteligência coletiva.

Referência: Sercan Sayin, Einat Couzin-Fuchs, Inga Petelski, Yannick Günzel, Mohammad Salahshour, Chi-Yu Lee, Jacob M. Graving, Liang Li, Oliver Deussen, Gregory A. Sword & Iain D. Couzin, The behavioral mechanisms governing collective motion in swarming locusts, Science387,995-1000(2025).
DOI:10.1126/science.adq7832

NR/HN/Alphagalileo