Decodifican con IA las conversaciones entre arañas: "vibropaisaje"

Utilizando una variedad de micrófonos de contacto combinados con un software de aprendizaje automático de procesamiento de sonido, un equipo de científicos diseñó un sistema capaz de filtrar sonidos no deseados y al mismo tiempo aislar las vibraciones generadas por tres especies específicas de arañas lobo. Podría ayudar a comprender su dinámica social, así como la salud de su hábitat.

Investigadores de la Universidad de Nebraska-Lincoln, en Estados Unidos, crearon una innovadora metodología para captar las vibraciones producidas por tres variedades de arañas lobo: Schizocosa stridulans, S. uetzi y S. duplex. Al integrar el registro sonoro obtenido en los bosques del norte de Mississippi mediante micrófonos de contacto con un software de aprendizaje automático (IA), lograron diseñar un mapa de vibraciones de los arácnidos con una precisión nunca conseguida hasta hoy.

Las vibraciones del bosque

De acuerdo a lo indicado en el nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Communications Biology, el autor principal de la investigación, el científico Noori Choi, desplegó 25 micrófonos en franjas de alrededor de 92 metros cuadrados en el suelo del bosque, logrando recolectar vibraciones transmitidas a través del terreno, basadas en arácnidos y otras especies, en una escala nunca antes lograda en la naturaleza.

En concreto, obtuvo 39.000 horas de grabación, a partir de las cuales logró aislar más de 17.000 series de vibraciones. Detectar las señales dentro de un conjunto de datos tan amplio se volvió más sencillo luego que Choi desarrollara un software capaz de filtrar el ruido de las grabaciones de baja fidelidad. Con la ayuda del aprendizaje automático y la Inteligencia Artificial (IA), pudo evitar una tarea larga y tediosa, que ha obstaculizado los esfuerzos anteriores para compilar una biblioteca de señales vibratorias en escenarios naturales.

Denominado por Choi y sus colegas como “vibropaisaje”, el mundo de las vibraciones sonoras al nivel del suelo en áreas naturales es muy complejo y diverso: incluye a las arañas, los insectos y aproximadamente un trillón de otros artrópodos, que emplean estas vibraciones para cortejar a sus compañeros o compañeras, cazar presas y escapar de los depredadores.

Como el objetivo era aislar las señales producidas por las tres variedades de arañas lobo a estudiar, resultaba imprescindible contar con una tecnología de gran sensibilidad y elevada precisión. Con un presupuesto acotado, era imposible adquirir instrumentos avanzados de grabación: en su reemplazo, los científicos usaron micrófonos de contacto económicos, divididos por todo el sector a analizar y con el agregado del nuevo software.

Un nuevo camino de investigación

"El vibropaisaje es un espacio de señalización más concurrido de lo que esperábamos, porque incluye vibraciones transmitidas por el aire y por el sustrato. En comparación con las señales acústicas, especialmente las señales vocales, las vibraciones transmitidas por el sustrato están realmente limitadas por factores ambientales y ecológicos", indicó Choi en un comunicado.

El investigador explicó que las condiciones de transmisión de los sustratos tienen un enorme impacto en las características de las señales y en la eficiencia de transmisión de sus vibraciones. Cuando se concentró en las vibraciones de la araña lobo, que logró aislar del enorme universo de señales, Choi encontró una extraordinaria cantidad de superposición entre las emisiones de las dos especies hermanas, Schizocosa stridulans y S. uetzi, que se diferenciaban de las producidas por S. duplex.

Según los investigadores, el hallazgo sugiere que el espacio de señalización de estas variedades de arácnidos es lo suficientemente valioso y selectivo para estas especies, por lo que comprender el mensaje de estas vibraciones podría arrojar luz sobre sus interacciones sociales y su forma de habitar los espacios del bosque. Además, el nuevo sistema con IA podría abrir el camino para analizar las mismas vibraciones generadas por otros organismos.

Referencia

Vibroscape analysis reveals acoustic niche overlap and plastic alteration of vibratory courtship signals in ground-dwelling wolf spiders. Noori Choi, Pat Miller and Eileen A. Hebets. Communications Biology (2024). DOI:https://doi.org/10.1038/s42003-023-05700-6