E44 Exploración activa del entorno

Tópico

La exploración activa consiste en seleccionar deliberadamente acciones sensoriales para maximizar la información obtenida del entorno. A diferencia de la percepción pasiva, en la que el organismo recibe las señales disponibles, aquí controla activamente qué información recibe. Puede mover la cabeza para oler o escuchar mejor, realizar sacadas oculares, modificar su posición, emitir señales que interactúan con el ambiente mediante ecolocalización o electrolocación, o desplazarse para observar el entorno desde perspectivas diferentes.

La elección de estas acciones se rige por la ganancia de información. Una acción resulta más informativa cuanto mayor es la reducción de incertidumbre que produce respecto del estado del entorno. Esta ganancia puede entenderse como la diferencia entre la incertidumbre existente antes de actuar y la que se espera conservar después de observar el resultado de la acción. Un organismo que explora de manera óptima selecciona, por tanto, la acción sensorial que promete reducir más su incertidumbre. Esta búsqueda activa constituye una forma de curiosidad epistémica o búsqueda de información, observable tanto en mamíferos como en insectos cuando se enfrentan a ambientes nuevos.

Sin embargo, obtener información compite con otro objetivo: aprovechar lo que ya se conoce para obtener una recompensa inmediata. De esta tensión surge el dilema exploración-explotación. Explotar significa elegir opciones conocidas que ya ofrecen buenos resultados; explorar implica dedicar recursos a opciones inciertas que podrían resultar mejores. Un mecanismo para equilibrar ambas estrategias agrega a la recompensa esperada de cada acción un bono de exploración relacionado con cuánto se desconoce sobre ella. Las opciones poco probadas reciben un bono mayor, mientras que este disminuye a medida que la acción se repite y se obtiene más información. Así, elegir una alternativa reduce progresivamente su incertidumbre y hace relativamente más atractivas otras opciones todavía poco exploradas, cerrando el ciclo entre acción, aprendizaje y nueva exploración.

El sniffing activo de los roedores muestra cómo este principio abstracto puede materializarse en un mecanismo fisiológico. Aspirar activamente aumenta considerablemente la velocidad con que un olor alcanza los receptores respecto de la respiración pasiva. La concentración del odorante en los receptores se aproxima progresivamente a la concentración ambiental y lo hace más rápidamente cuando aumenta el flujo de aire inhalado. A medida que ambas concentraciones se aproximan, el incremento se hace menor, produciendo un comportamiento de saturación. Los roedores sincronizan además el sniffing con su respiración, aproximadamente entre 4 y 12 ciclos por segundo, acoplando la adquisición de información olfativa con la entrada periódica de aire nuevo en la cavidad nasal.

La electrolocación activa de los peces eléctricos débiles constituye una solución completamente diferente al mismo problema. El pez genera un campo eléctrico alrededor de su cuerpo y detecta las perturbaciones que aparecen cuando un objeto cuya conductividad difiere de la del agua entra en ese campo. La magnitud de la perturbación depende de la diferencia de conductividad, del volumen del objeto y de su distancia al pez, disminuyendo intensamente a medida que aumenta esa distancia.

La distribución espacial de estas perturbaciones sobre los receptores eléctricos de la piel permite al pez obtener información acerca del tamaño, forma, distancia y propiedades eléctricas del objeto. Los peces gymnotiformes no permanecen pasivos frente a esta señal, sino que realizan desplazamientos y giros exploratorios repetidos alrededor del objeto. Estos movimientos modifican deliberadamente el patrón eléctrico recibido y permiten adquirir información adicional, maximizando así la utilidad de la electrolocación.

En conjunto, la exploración activa transforma al organismo de receptor pasivo en agente que decide qué información obtener del ambiente. La ganancia de información proporciona el criterio para seleccionar acciones; la curiosidad epistémica impulsa la reducción de incertidumbre, y el dilema exploración-explotación regula cuánto esfuerzo dedicar a conocer alternativas nuevas frente a utilizar opciones ya conocidas.

El sniffing del roedor y la electrolocación del pez representan soluciones fisiológicas distintas al mismo principio general: actuar sobre el entorno o sobre los propios órganos sensoriales para controlar la información recibida. De este modo, la exploración activa permite reducir la incertidumbre de forma dirigida y eficiente, equilibrando continuamente la búsqueda de información nueva con el aprovechamiento del conocimiento que el organismo ya posee.

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