Físicos, biólogos y matemáticos debaten sobre comportamiento colectivo en la Escuela Nicolás Cabrera

El comportamiento colectivo es el tema de la 17ª edición de la ya tradicional escuela de verano del Instituto de Física de los Materiales “Nicolás Cabrera” de la Universidad Autónoma de Madrid, que se celebra hasta el 16 de septiembre en la Residencia de la Cristalera (Miraflores de la Sierra, Madrid) con la colaboración de la Fundación BBVA, la Universidad Autónoma de Madrid y el Ministerio de Ciencia e Innovación.

La escuela, organizada por Gonzalo García de Polavieja (Científico Titular del CSIC en el Instituto Cajal y Profesor Honorario de la Universidad Autónoma de Madrid), se titula este año “Patrones de auto-organización en la Naturaleza: de las moléculas a los humanos” (Self-organization patterns in Nature: From molecules to humans).

Los once expertos participantes, de Europa, Rusia, Australia y Estados Unidos, expondrán y discutirán resultados sobre redes ecológicas; toma de decisiones en grupos; movimiento colectivo; auto-organización en sociedades animales; inteligencia colectiva; patrones de desarrollo; auto-organización en el cerebro; y aspectos evolutivos de los fenómenos sociales.

Comportamiento en situaciones de pánico

Uno de los ponentes es el físico Tamás Vicsek, de la Eötvös Loránd University (ELTE), en Budapest. Vicsek estudia, por ejemplo, la dinámica que describe las situaciones de pánico, como las que se producen en avalanchas humanas. También investiga algo tan simple como los aplausos, y por qué tendemos a sincronizarnos con el resto del público. Otros de sus experimentos más curiosos son el seguimiento de un grupo de palomas en vuelo con gps (pusieron mochilas a las palomas con un gps diminuto en cada una); y el análisis de la red de interacciones entre las aves durante el vuelo.

El matemático David Sumpter, de la Universidad de Uppsala, investiga el comportamiento colectivo tanto en sistemas biológicos como sociales (humanos) mediante el desarrollo de  potentes modelos matemáticos. Uno de sus modelos describe, por ejemplo, el consenso que explica la toma de decisiones en grupos de peces, pájaros, hormigas y humanos.

Salud de los ecosistemas

Participa igualmente Jordi Bascompte, de la Estación Biológica de Doñana (CSIC), autor de otro modelo matemático que describe la red de interacciones entre especies en un ecosistema. El análisis de esa red indica si el ecosistema está “sano” o si por el contrario es frágil y va a sufrir cambios profundos. Además, el modelo permite simular determinados eventos -la extinción de una especie, por ejemplo-, y conocer su impacto en el ecosistema global. Este trabajo es por tanto en una poderosa herramienta para la conservación.

Neuronas y chips

Gonzalo García de Polavieja, por su parte, trabaja en neurociencias: el cerebro es un sistema complejo que se autoorganiza, y que es susceptible de ser descrito con modelos matemáticos. Uno de los resultados de su grupo en el Instituto Cajal (CSIC) es que la estructura neuronal de un gusano sencillo (con unas 300 neuronas) es similar a la estructura de un chip electrónico, y que las pequeñas diferencias que existen son una consecuencia natural de la evolución.

El grupo de García de Polavieja también investiga el comportamiento colectivo en peces. ¿Dependen los movimientos y reacciones de los peces de lo que ‘diga’ un líder, o son más bien decisiones ‘democráticas’? Resulta que cada pez combina la información que él mismo recibe de su entorno con la que reciben sus compañeros, y a la que reaccionan; es decir, varios peces pueden decidir huir si ven a un compañero que huye, aunque ellos mismo no hayan percibido directamente ningún peligro; lo que hacen es asumir que el compañero que huye sí que lo ha visto, y optan por tanto por copiar su comportamiento. Lo interesante es que el modelo matemático que describe este comportamiento se parece mucho al que describe lo que hacen los humanos en situaciones de ‘pánico masivo’ que generan las avalanchas.

Los asistentes a la escuela son investigadores pre y postdoctorales con formación en biología, ingeniería, física o matemáticas que trabajan en campo del comportamiento colectivo, la ecología o la neurociencia procedentes de las más prestigiosas universidades de Europa y EE UU.