Organismul fără creier care pare să învețe și să rezolve probleme. Ce este, de fapt, Physarum

Dacă spui că un organism poate învăța, își poate aminti experiențe și poate găsi soluții eficiente la probleme, cei mai mulți oameni se gândesc imediat la un creier. Avem tendința să legăm inteligența de neuroni, de un sistem nervos și de un centru în care informațiile sunt procesate înainte ca organismul să ia o decizie.

Physarum polycephalum complică însă această poveste. Este un organism care poate arăta ca o pată galbenă de gelatină, nu are creier și nici neuroni, dar în experimente a reușit să găsească drumuri eficiente prin labirinturi, să construiască rețele complexe și să-și modifice comportamentul în funcție de experiențele anterioare. Tocmai de aici a pornit una dintre cele mai interesante dispute din biologie: cât de mult putem vorbi despre „inteligență” atunci când nu avem nici măcar un sistem nervos?

O pată galbenă care i-a atras atenția unui biolog

Povestea cercetărilor moderne asupra Physarum este strâns legată de biologul japonez Toshiyuki Nakagaki. Cu aproximativ 40 de ani în urmă, pe când era student în Hokkaido, acesta a întâlnit într-o cutie Petri o pată galbenă de Physarum polycephalum. Organismul era considerat foarte simplu, o masă de protoplasmă capabilă să se hrănească, să crească și să se reproducă, scrie The Guardian.

Ce l-a impresionat pe Nakagaki a fost însă viteza cu care se deplasa. Physarum poate avansa cu aproximativ un centimetru pe oră. Pentru noi este aproape imperceptibil, dar pentru un organism de acest tip reprezintă o viteză remarcabilă. Observația avea să ducă, în următoarele decenii, la experimente care au schimbat modul în care cercetătorii discută despre comportamentul organismelor fără sistem nervos.

Unul dintre cele mai cunoscute experimente a fost realizat într-un labirint. Cercetătorii au lăsat Physarum să se răspândească prin toate direcțiile, apoi au plasat hrană în anumite puncte. Organismul a explorat inițial mai multe trasee, după care porțiunile care nu ofereau un avantaj au început să dispară. În cele din urmă, a rămas o conexiune eficientă între punctele importante.

Rezultatul a atras atenția tocmai pentru că nu exista un creier care să calculeze traseul. Nu exista un centru de comandă care să compare variantele și să aleagă drumul cel mai scurt. Structura organismului se modifica pe măsură ce interacționa cu mediul, iar din aceste schimbări locale apărea un rezultat complex. Un experiment publicat în 2000 a arătat că Physarum putea găsi ruta cea mai scurtă într-un labirint, cercetătorii descriind fenomenul drept o formă primitivă de procesare celulară.

Cum a ajuns un slime mould să imite rețeaua feroviară din Tokyo

Un alt experiment a dus povestea și mai departe. Cercetătorii au plasat surse de hrană în poziții care reprezentau orașe din zona metropolitană Tokyo. Physarum a început să se extindă către aceste puncte și, în timp, a format o rețea de tuburi care le conecta.

Vezi și:

Creierul primatelor s-a reorganizat în evoluție, iar diferențele sunt mai mari când vine vorba despre „sine”

Structura rezultată semăna în mod surprinzător cu rețeaua feroviară din Tokyo. Nu era o copie perfectă, iar comparația nu înseamnă că organismul „a proiectat” conștient o rețea de transport. Ceea ce i-a impresionat pe cercetători a fost însă faptul că Physarum a găsit un compromis între conectarea punctelor importante și menținerea unei rețele eficiente. Experimentul a devenit ulterior un exemplu celebru de optimizare biologică și a contribuit la dezvoltarea unor algoritmi inspirați de comportamentul slime mould-ului.

Și aici apare întrebarea dificilă: dacă un organism fără creier poate explora mai multe posibilități și poate păstra structurile care funcționează mai bine, putem spune că „rezolvă” o problemă?

Unii cercetători ar spune că da, cel puțin într-un sens foarte larg. Alții consideră că termenul „inteligență” este prea încărcat și că riscăm să atribuim organismului procese mentale pe care nu avem dovezi că le are.

Problema devine și mai interesantă atunci când apare memoria.

Physarum își poate modifica comportamentul în urma unor experiențe anterioare. Cercetările citate de The Guardian sugerează că mucusul lăsat în urmă de organism poate funcționa ca un fel de urmă chimică. Atunci când întâlnește din nou aceeași zonă, Physarum poate distinge între traseele pe care le-a explorat deja și cele pe care nu le-a parcurs. Cu alte cuvinte, informația despre trecutul organismului poate influența comportamentul său ulterior, fără ca această informație să fie stocată într-un creier.

Cercetătorii au observat și alte comportamente greu de redus la o simplă reacție. Physarum este alcătuit dintr-o rețea de unități care își modifică ritmul de oscilație în funcție de mediul înconjurător. Atunci când detectează substanțe asociate cu hrana, fluxul din interiorul celulei se schimbă, iar organismul crește mai intens în direcția respectivă.

Nu știm încă exact cum sunt integrate toate aceste informații. Organismul poate detecta substanțe chimice, lumină, temperatură, umiditate și alte caracteristici ale mediului. Într-un experiment, Physarum a fost expus la curenți reci și uscați la intervale regulate. După câteva repetări, organismul a început să încetinească în momentul în care ar fi trebuit să apară următorul curent, chiar și atunci când acesta nu mai era introdus. Mecanismul prin care poate păstra un astfel de ritm rămâne o întrebare deschisă.

Inteligență fără neuroni sau doar o reacție biologică foarte sofisticată?

De aici începe adevărata controversă. O parte dintre cercetători consideră că noțiuni precum inteligență, cogniție, învățare sau memorie ar trebui folosite cu mare atenție. Ei susțin că faptul că Physarum găsește un traseu eficient nu înseamnă automat că organismul „gândește”.

Este problema antropomorfizării: tendința noastră de a interpreta comportamentul altor organisme prin ceea ce știm despre noi. Dacă un om găsește drumul cel mai scurt, spunem că a rezolvat o problemă. Dacă un râu își găsește drumul către mare, nu spunem că a luat o decizie. Unde se află Physarum între aceste două exemple?

În literatura despre această dezbatere au apărut chiar două tabere. Cercetătorii care păstrează o definiție strict legată de sistemul nervos au fost numiți „neuropuriști”. În cealaltă tabără se află cei care susțin că procesele cognitive nu trebuie legate obligatoriu de neuroni. Din perspectiva lor, dacă un organism poate detecta informații, poate modifica ceea ce face în funcție de mediu și poate păstra într-o formă oarecare efectele experiențelor anterioare, merită să discutăm despre o formă de cogniție.

Asta nu înseamnă că Physarum este conștient, că are gânduri sau că „știe” unde trebuie să ajungă. Nu există dovezi că organismul are o experiență subiectivă comparabilă cu cea umană. Tocmai această diferență este importantă: cercetătorii încearcă să afle dacă procesele pe care le asociem cu inteligența pot apărea și prin mecanisme complet diferite de cele ale creierului.

Slime mould-urile sunt, de asemenea, foarte vechi din punct de vedere evolutiv. Primele astfel de organisme ar fi apărut cu aproximativ 600 de milioane de ani în urmă, cu mult înainte de Homo sapiens. Astăzi pot fi găsite în medii foarte diferite, iar Physarum a devenit un subiect de interes nu doar pentru biologi, ci și pentru cercetători din robotică, inginerie și informatică. Comportamentul său a inspirat inclusiv metode de optimizare a rețelelor și algoritmi capabili să caute soluții fără un centru unic de control.

Poate tocmai aici se află partea cea mai interesantă a poveștii. Physarum nu demonstrează că poți avea un creier fără neuroni. Demonstrează însă că natura poate produce comportamente extrem de complexe fără arhitectura pe care noi am ajuns să o considerăm necesară pentru inteligență.

Trump îngreunează angajarea străinilor la Microsoft, Adobe și alte mari companii IT. JD Vance cere ca americanii să aibă prioritate