O que as formigas nos ensinam sobre o cérebro, o cancro e a Internet
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0:01 - 0:03Estudo as formigas
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0:03 - 0:07no deserto, na floresta tropical
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0:07 - 0:08e na minha cozinha;
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0:08 - 0:11nas colinas em torno de
Silicon Valley onde vivo. -
0:12 - 0:14Há pouco tempo descobri que as formigas
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0:14 - 0:16usam interações de modo diferente
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0:16 - 0:17em diferentes ambientes.
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0:17 - 0:19Isso fez-me pensar que, a partir disso,
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0:19 - 0:21podíamos aprender sobre outros sistemas,
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0:21 - 0:27como o cérebro e as redes
de dados que concebemos -
0:27 - 0:29e até mesmo o cancro.
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0:29 - 0:31O que todos estes sistemas têm em comum
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0:31 - 0:34é que não há um controlo central.
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0:34 - 0:38Uma colónia de formigas é formada
por obreiras estéreis -
0:38 - 0:40— são as formigas que vemos a passear —
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0:40 - 0:43e uma ou mais fêmeas reprodutoras
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0:43 - 0:44que apenas põem os ovos.
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0:45 - 0:47Não dão quaisquer instruções.
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0:47 - 0:49Apesar de lhes chamarmos rainhas,
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0:49 - 0:51não dizem a ninguém o que devem fazer.
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0:51 - 0:54Assim, numa colónia de formigas,
não há ninguém responsável. -
0:54 - 0:57Todos os sistemas como este,
sem um controlo central, -
0:57 - 1:00são regulados através
de interações muito simples. -
1:01 - 1:03As formigas interagem usando o olfato.
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1:03 - 1:06Cheiram com as antenas
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1:06 - 1:08e interagem com as antenas.
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1:09 - 1:11Quando uma formiga
toca noutra com as antenas, -
1:11 - 1:13pode dizer, por exemplo,
se a outra formiga -
1:13 - 1:15é uma companheira do formigueiro,
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1:15 - 1:18e que tarefa está a fazer
aquela outra formiga. -
1:19 - 1:22Vemos aqui uma série
de formigas a passear -
1:22 - 1:24e a interagir na arena do laboratório
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1:24 - 1:27que está ligada por tubos
a duas outras arenas. -
1:27 - 1:30Quando uma formiga encontra outra,
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1:30 - 1:32não interessa qual seja a que encontra,
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1:32 - 1:34não está a transmitir
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1:34 - 1:37nenhum sinal ou mensagem complicada.
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1:37 - 1:40À formiga só interessa o ritmo
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1:40 - 1:42a que encontra outras formigas.
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1:42 - 1:45Todas estas interações, em conjunto,
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1:45 - 1:47formam uma rede.
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1:48 - 1:50Esta é a rede das formigas
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1:50 - 1:53que acabaram de ver a passear pela arena.
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1:53 - 1:56É esta rede que está sempre a mudar
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1:56 - 1:58que produz o comportamento da colónia.
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1:58 - 2:01Por exemplo, se todas as formigas
estão escondidas no formigueiro, -
2:01 - 2:04ou quantas saíram para ir buscar comida.
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2:04 - 2:06Um cérebro funciona da mesma maneira,
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2:06 - 2:07mas o que é importante nas formigas
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2:07 - 2:10é que podemos ver toda a rede
à medida que ela acontece. -
2:12 - 2:15Há mais de 12 000 espécies de formigas,
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2:15 - 2:18em cada ambiente possível e imaginável.
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2:18 - 2:20Usam interações diferentes
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2:20 - 2:23para resolverem desafios
ambientais de modo diferente. -
2:23 - 2:25Um importante desafio ambiental
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2:25 - 2:27com que todos os sistemas têm que lidar
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2:27 - 2:28são os custos operacionais,
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2:28 - 2:31o que é necessário
para que o sistema funcione. -
2:31 - 2:34E outro desafio ambiental são os recursos,
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2:34 - 2:36encontrá-los e recolhê-los.
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2:36 - 2:39No deserto, os custos
operacionais são altos -
2:39 - 2:41porque a água é escassa.
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2:41 - 2:44As formigas que comem sementes,
as que estudei no deserto, -
2:44 - 2:46têm que gastar água para obter água.
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2:46 - 2:48Assim, uma formiga, lá fora,
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2:48 - 2:50à procura de sementes
sob o sol escaldante, -
2:50 - 2:52perde água no ar.
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2:52 - 2:54Mas a colónia obtém água
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2:54 - 2:55metabolizando as gorduras
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2:55 - 2:57das sementes que comem.
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2:58 - 3:01Portanto, neste ambiente,
usam-se as interações -
3:01 - 3:02para ativar a procura de alimentos.
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3:02 - 3:04Uma formiga só sai à procura de comida
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3:04 - 3:07depois de ter interações
com as formigas que voltam. -
3:07 - 3:09Vemos aqui as formigas que regressam,
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3:09 - 3:11a ir para o túnel, para o formigueiro,
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3:11 - 3:13e a encontrar as formigas que saem.
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3:13 - 3:15Isto faz sentido na colónia de formigas
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3:15 - 3:17porque, quanto mais alimento há lá fora
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3:17 - 3:19e mais rapidamente
as formigas o encontram, -
3:19 - 3:21mais rapidamente elas voltam
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3:21 - 3:23e maior número de formigas podem sair.
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3:23 - 3:26O sistema funciona para estar parado,
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3:26 - 3:28a não ser que aconteça
alguma coisa positiva. -
3:28 - 3:31As interações servem,
pois, para ativar as formigas. -
3:32 - 3:34Temos vindo a estudar
a evolução deste sistema. -
3:34 - 3:36Primeiro, há variações.
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3:36 - 3:38Acontece que as colónias são diferentes.
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3:38 - 3:41Nos dias secos, algumas colónias
recolhem menos alimentos. -
3:41 - 3:42As colónias são diferentes
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3:42 - 3:44na forma como gerem o equilíbrio
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3:44 - 3:47entre gastar água para procurar sementes
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3:47 - 3:50e arranjar água sob a forma de sementes.
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3:50 - 3:51Estamos a tentar perceber
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3:51 - 3:54porque é que umas colónias
recolhem mais do que outras, -
3:54 - 3:56pensando nas formigas como neurónios,
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3:56 - 3:59usando modelos da neurociência.
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3:59 - 4:01Tal como um neurónio
aumenta o seu estímulo -
4:01 - 4:04de outros neurónios
para decidir se fica excitado, -
4:04 - 4:06uma formiga aumenta o seu estímulo
de outras formigas -
4:06 - 4:08para decidir se deve procurar comida.
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4:08 - 4:10E do que andamos à procura é,
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4:10 - 4:12se haverá pequenas diferenças
entre colónias, -
4:12 - 4:15quantas interações cada formiga precisa
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4:15 - 4:17antes de se dispor
a sair e a procurar comida, -
4:17 - 4:20porque uma colónia dessas
sairá menos para procurar comida. -
4:21 - 4:24E isso coloca uma questão
análoga sobre o cérebro. -
4:24 - 4:25Estamos a falar do cérebro,
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4:25 - 4:28mas, claro, todos os cérebros
são um pouco diferentes, -
4:28 - 4:30e talvez haja alguns indivíduos
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4:30 - 4:31ou certas condições
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4:31 - 4:34em que as propriedades
elétricas dos neurónios -
4:34 - 4:38são tais que exigem
mais estímulos para se excitarem. -
4:38 - 4:41Isso levaria a diferenças
na função cerebral. -
4:42 - 4:44Para fazermos perguntas evolucionárias,
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4:44 - 4:47precisamos de conhecer
o êxito reprodutivo. -
4:47 - 4:49Isto é um mapa do local do estudo
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4:49 - 4:52onde eu estive a observar esta população
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4:52 - 4:55de formigas e colónias durante 28 anos,
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4:55 - 4:57que é o tempo máximo que uma colónia vive.
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4:57 - 4:59Cada símbolo é uma colónia.
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4:59 - 5:03O tamanho do símbolo significa
a quantidade de descendência que teve, -
5:03 - 5:05porque usámos a variação genética
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5:05 - 5:08para comparar as colónias
de mães e de filhas, -
5:08 - 5:10ou seja, para perceber quais as colónias
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5:10 - 5:13que foram fundadas por uma rainha filha
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5:13 - 5:15e de que colónia provém essa rainha.
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5:15 - 5:17Fiquei admirada,
depois daqueles anos todos, -
5:17 - 5:20ao descobrir, por exemplo,
que a colónia 154, -
5:20 - 5:22que eu conhecia bem há muitos anos,
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5:22 - 5:23é uma bisavó.
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5:24 - 5:26Esta é a colónia sua filha
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5:26 - 5:28Esta é a colónia sua neta.
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5:28 - 5:31Estas são as colónias suas bisnetas.
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5:31 - 5:33Ao fazer isto, pude aprender
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5:33 - 5:36que as colónias descendentes
são parecidas com as das mães -
5:36 - 5:38nas suas decisões
sobre os dias tão quentes -
5:38 - 5:40que não saem para apanhar comida.
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5:40 - 5:42As descendentes das colónias maternas
-
5:42 - 5:44vivem tão separadas que
as formigas nunca se encontram. -
5:44 - 5:47Portanto, as formigas
da colónia de descendentes -
5:47 - 5:49não aprenderam com a colónia maternal.
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5:49 - 5:51Assim, o nosso próximo passo é observar
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5:51 - 5:54a variação genética
subjacente a esta parecença. -
5:56 - 6:00Assim, pude perguntar:
"Quem está a fazer melhor?" -
6:00 - 6:01Durante o tempo do estudo,
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6:01 - 6:03especialmente nos últimos 10 anos,
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6:03 - 6:06houve uma seca muito acentuada e profunda
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6:06 - 6:08no sudoeste dos EUA.
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6:08 - 6:12Acontece que as colónias
que conservam água, -
6:12 - 6:15que não saem quando
está muito calor lá fora, -
6:15 - 6:19e sacrificam arranjar
tanta comida quanto possível, -
6:19 - 6:21são as que têm
mais colónias de descendentes. -
6:21 - 6:23Portanto, pensei que a colónia 154
-
6:23 - 6:26estava perdida porque,
nos dias muito quentes, -
6:26 - 6:28havia uma redução de atividade,
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6:28 - 6:30enquanto as outras colónias saíam
-
6:30 - 6:32e apanhavam montes de comida.
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6:32 - 6:35Mas a colónia 154 foi um êxito enorme.
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6:35 - 6:36É uma matriarca.
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6:36 - 6:39É uma das raras bisavós do local.
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6:39 - 6:42Que eu saiba, foi a primeira vez
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6:42 - 6:44que fomos capazes de detetar
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6:44 - 6:46a evolução em curso
do comportamento coletivo -
6:46 - 6:49numa população natural de animais
-
6:49 - 6:52e de descobrir
o que é que funciona melhor. -
6:53 - 6:56A Internet usa um algoritmo
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6:56 - 6:58para regular o fluxo de dados
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6:58 - 7:00que é muito semelhante
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7:00 - 7:03ao que as formigas usam para regular
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7:03 - 7:05o fluxo das outras formigas.
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7:05 - 7:08E adivinhem como chamamos a esta analogia?
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7:08 - 7:10Está a chegar a Anternet.
[Formiganet] -
7:10 - 7:12(Aplausos)
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7:12 - 7:15Os dados só saem do computador
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7:15 - 7:18quando recebem um sinal
de que há banda suficiente -
7:18 - 7:20para poderem viajar.
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7:20 - 7:22Nos primeiros dias da Internet,
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7:22 - 7:24quando os custos operacionais
eram muito altos -
7:24 - 7:27e era muito importante
não perder dados nenhuns, -
7:27 - 7:29o sistema estava feito para interações
-
7:29 - 7:32para ativar o fluxo de dados.
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7:32 - 7:35É interessante que as formigas
usam um algoritmo -
7:35 - 7:38muito semelhante ao que
inventámos recentemente, -
7:39 - 7:42mas é apenas um entre meia dúzia
de algoritmos das formigas -
7:42 - 7:43que conhecemos.
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7:43 - 7:46E as formigas tiveram 130 milhões de anos
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7:46 - 7:48para produzir alguns muito bons.
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7:48 - 7:50Acho que é muito provável
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7:50 - 7:52que algumas das outras 12 000 espécies
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7:52 - 7:55possam vir a ter algoritmos interessantes
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7:55 - 7:56para redes de dados
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7:56 - 7:59em que nunca sequer pensámos.
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7:59 - 8:02O que acontece quando
os custos de operação são baixos? -
8:02 - 8:04Nos trópicos, esses custos são baixos,
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8:04 - 8:05porque há muita humidade
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8:05 - 8:08e as formigas podem sair
facilmente e passear. -
8:08 - 8:10Mas as formigas são tão abundantes
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8:10 - 8:13e diversificadas nos trópicos
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8:13 - 8:14que há muita competição.
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8:14 - 8:17Sejam quais forem os recursos
que uma espécie esteja a usar, -
8:17 - 8:20há outra espécie que também os usa
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8:20 - 8:22simultaneamente.
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8:22 - 8:24Por isso, neste ambiente, as interações
-
8:24 - 8:26são usadas de forma contrária.
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8:27 - 8:28O sistema vai funcionando
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8:28 - 8:30se não acontecer uma coisa negativa.
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8:30 - 8:32Uma espécie que estudei faz circuitos
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8:32 - 8:34nas árvores das formigas forrageiras
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8:34 - 8:37entre o formigueiro e o local da comida,
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8:37 - 8:38sempre à roda,
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8:38 - 8:40até que aconteça algo negativo,
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8:40 - 8:41como uma interação
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8:41 - 8:44com formigas de outra espécie.
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8:44 - 8:48Isto é um exemplo
da segurança das formigas. -
8:48 - 8:49No meio, está uma formiga
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8:49 - 8:51a meter a cabeça
na entrada do formigueiro, -
8:51 - 8:54em reação às interações com outra espécie.
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8:54 - 8:56Aquelas são as pequeninas a correr à volta
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8:56 - 8:59com os abdómenes para o ar.
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8:59 - 9:01Mas, logo que a ameaça passa,
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9:01 - 9:03a entrada é aberta de novo.
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9:04 - 9:05Talvez haja situações
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9:05 - 9:07na segurança dos computadores
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9:07 - 9:09em que os custos operacionais
sejam tão baixos -
9:09 - 9:12que possamos bloquear
o acesso temporariamente -
9:12 - 9:14em resposta a uma ameaça imediata
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9:14 - 9:16e depois abri-lo de novo,
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9:16 - 9:18em vez de tentar construir
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9:18 - 9:20um "firewall" ou fortaleza permanente.
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9:21 - 9:23Outro desafio ambiental
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9:23 - 9:25com que todos os sistemas se confrontam
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9:25 - 9:29são os recursos, procurá-los e colhê-los.
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9:30 - 9:32As formigas resolvem o problema
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9:32 - 9:33da procura coletiva.
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9:33 - 9:35Isso é um problema de grande interesse
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9:35 - 9:37na robótica,
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9:37 - 9:38porque sabemos que,
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9:38 - 9:40em vez de enviar um único robô,
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9:40 - 9:43sofisticado e dispendioso
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9:43 - 9:45para explorar outro planeta
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9:45 - 9:48ou procurar um edifício a arder,
-
9:48 - 9:50talvez fosse mais eficaz
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9:50 - 9:54arranjar um grupo de robôs mais baratos,
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9:54 - 9:57trocando apenas informações mínimas,
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9:57 - 9:59que é o que as formigas fazem.
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10:00 - 10:02A formiga-argentina invasiva
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10:02 - 10:04forma redes de pesquisa expansíveis.
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10:04 - 10:06São boas a resolver o grande problema
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10:06 - 10:07da procura coletiva,
-
10:07 - 10:10que é o equilíbrio
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10:10 - 10:11entre uma procura muito cuidadosa
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10:11 - 10:13e a cobertura duma grande área.
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10:13 - 10:15E o que fazem é o seguinte,
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10:15 - 10:17quando há muitas formigas
num espaço pequeno, -
10:17 - 10:19cada uma pode procurar exaustivamente
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10:19 - 10:20porque há outra formiga ali ao pé,
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10:20 - 10:22à procura noutro local.
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10:22 - 10:24Mas, quando há poucas formigas
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10:24 - 10:26num espaço amplo,
-
10:26 - 10:28precisam de alargar os seus caminhos
-
10:28 - 10:30para cobrir mais terreno.
-
10:30 - 10:32Penso que usam interações
para avaliar a densidade. -
10:32 - 10:34Quando há uma grande multidão
-
10:34 - 10:36encontram-se mais vezes
-
10:36 - 10:37e procuram mais cuidadosamente.
-
10:37 - 10:41Diferentes espécies de formigas
têm que usar algoritmos diferentes, -
10:41 - 10:43porque evoluíram a lidar
-
10:43 - 10:45com recursos diferentes.
-
10:45 - 10:47Seria muito útil conhecermos isso.
-
10:48 - 10:49Há pouco tempo pedimos às formigas
-
10:49 - 10:52para resolverem o problema
da procura coletiva -
10:52 - 10:53no ambiente extremo
-
10:53 - 10:55da microgravidade
-
10:55 - 10:57na Estação Espacial Internacional.
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10:57 - 10:59Quando vi esta imagem
a primeira vez, pensei: -
10:59 - 11:01"Oh, montaram o "habitat" na vertical!"
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11:01 - 11:03Mas depois percebi que era indiferente.
-
11:04 - 11:06A ideia é que as formigas
-
11:06 - 11:08esforçam-se tanto para se agarrar
-
11:08 - 11:11à parede ou ao chão
ou ao que quer que lhe chamem, -
11:11 - 11:14que têm menos hipóteses de interagir
-
11:14 - 11:15e, por isso, a relação
-
11:15 - 11:18entre o número que são
e quantas vezes se encontram -
11:18 - 11:19fica prejudicada.
-
11:19 - 11:21Estamos a analisar os dados.
-
11:21 - 11:23Ainda não tenho os resultados.
-
11:23 - 11:24Mas seria interessante saber
-
11:24 - 11:27como outras espécies
resolvem este problema -
11:27 - 11:29em diferentes ambientes na Terra.
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11:29 - 11:31Estamos a organizar um programa
-
11:31 - 11:33para encorajar os miúdos do mundo inteiro
-
11:33 - 11:36a tentar esta experiência
com espécies diferentes. -
11:36 - 11:37É muito simples.
-
11:37 - 11:39Pode ser feito com materiais baratos.
-
11:39 - 11:42E dessa forma,
podemos fazer um mapa global -
11:42 - 11:46dos algoritmos da pesquisa
coletiva das formigas. -
11:46 - 11:48Penso que é provável
que as espécies invasivas, -
11:48 - 11:50as que entram nas nossas casas,
-
11:50 - 11:52serão muito boas nisso,
-
11:52 - 11:54porque elas vão para a cozinha
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11:54 - 11:57porque são especialistas
em encontrar comida e água. -
11:58 - 12:01O recurso mais familiar para as formigas
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12:01 - 12:02é um piquenique,
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12:02 - 12:04que é um recurso concentrado.
-
12:04 - 12:06Quando há uma peça de fruta,
-
12:06 - 12:08é provável haver
outra peça de fruta ao pé. -
12:08 - 12:11As formigas especializadas
em recursos concentrados -
12:11 - 12:13usam interações para recrutar.
-
12:13 - 12:15Quando uma formiga encontra outra,
-
12:15 - 12:16ou encontra um químico
-
12:16 - 12:18que outra deposita no chão,
-
12:18 - 12:19muda de direção
-
12:19 - 12:21para seguir na direção
da interação. -
12:21 - 12:23É como se forma o carreiro de formigas
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12:23 - 12:24que devora o nosso piquenique.
-
12:24 - 12:27Isto é um ponto em que penso que podemos
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12:27 - 12:30aprender alguma coisa
com as formigas, sobre o cancro. -
12:30 - 12:32Primeiro, é óbvio que podemos fazer imenso
-
12:32 - 12:34para evitar o cancro
-
12:34 - 12:36não permitindo que as pessoas espalhem
-
12:36 - 12:38ou vendam as toxinas que favorecem
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12:38 - 12:41a evolução do cancro no nosso corpo.
-
12:41 - 12:43Penso que as formigas
não podem ajudar nisso -
12:43 - 12:46porque as formigas nunca
envenenam as suas colónias. -
12:46 - 12:49Mas podemos aprender algo com as formigas
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12:49 - 12:50quanto ao tratamento do cancro.
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12:50 - 12:52Há muitos tipos de cancro.
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12:52 - 12:55Cada um deles tem origem
numa determinada parte do corpo -
12:55 - 12:58e depois alguns tipos
de cancro espalham-se -
12:58 - 13:01ou criam metástases
noutros tecidos particulares -
13:01 - 13:04onde têm que ir buscar
os recursos de que precisam. -
13:04 - 13:05Se pensarmos segundo a perspetiva
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13:05 - 13:07das células cancerígenas metastáticas
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13:07 - 13:09quando elas andam à procura
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13:09 - 13:11dos recursos de que precisam,
-
13:11 - 13:13se esses recursos estiverem concentrados,
-
13:13 - 13:16provavelmente usarão
interações para recrutamento. -
13:16 - 13:19Se conseguirmos saber como
é que as células cancerígenas recrutam, -
13:19 - 13:22talvez possamos montar armadilhas
-
13:22 - 13:25para as apanhar antes
de elas se instalarem. -
13:26 - 13:29As formigas usam interações
de modos diferentes -
13:29 - 13:32numa enorme variedade de ambientes.
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13:32 - 13:34Podemos aprender com isso
-
13:34 - 13:35sobre outros sistemas que funcionam
-
13:35 - 13:37sem controlo central.
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13:38 - 13:40Usando apenas simples interações,
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13:40 - 13:41as colónias de formigas têm desempenhado
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13:41 - 13:45feitos espantosos desde
há mais de 130 milhões de anos. -
13:45 - 13:47Temos muito a aprender com elas.
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13:47 - 13:49Obrigada.
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13:49 - 13:52(Aplausos)
- Title:
- O que as formigas nos ensinam sobre o cérebro, o cancro e a Internet
- Speaker:
- Deborah Gordon
- Description:
-
A ecologista Deborah Gordon estuda as formigas onde quer que as encontre — no deserto, nos trópicos, na cozinha... Nesta palestra fascinante, explica a sua obsessão por insetos que muitos de nós afastaríamos alegremente sem pensar duas vezes. Considera que a vida das formigas fornece um modelo útil para aprendermos sobre muitos outros sistemas, incluindo a doença, a tecnologia e o cérebro humano.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 14:09
Margarida Ferreira approved Portuguese subtitles for What ants teach us about the brain, cancer and the Internet | ||
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