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Ver el documento (formato PDF)   Corti Bielsa, Gonzalo D..  "Modelos formales de transferencia de información en insectos eusociales: el rol de la movilidad social y la persistencia informativa como organizadores de una actividad colectiva"  (2015-03-30)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
La recolección colectiva de néctar en abejas melíferas es un sistema complejo donde se integran una multitud de experiencias y canales informativos logrando, a partir del comportamiento de los individuos, un funcionamiento colectivo flexible y biológicamente eficaz. Dada su complejidad, se utilizan modelos formales para abordar cómo se entrelazan los diferentes componentes y mecanismos del sistema. Hasta el presente sólo unos pocos trabajos han intentado abordar la relevancia de las experiencias previas de los individuos en el funcionamiento de la recolección colectiva de alimento líquido. En particular, a pesar de la evidencia experimental disponible, aún no se han formalizado modelos que consideren la importancia de las experiencias olfativas asociadas al alimento entrante en el corto y en el largo término y cómo éste afecta el funcionamiento de la recolección de néctar y a los mecanismos sociales que producen la distribución de esta información olfativa a escala colectiva. En este contexto, se vuelve además necesario incluir consideraciones sobre la estructura de la población de la colmena, la cual está organizada en grupos de edad, en donde los individuos se mueven de un grupo a otro en el tiempo (polietismo etario). En este sentido, se propone en esta Tesis establecer una plataforma conceptual y computacional para la construcción de modelos pertinentes. El modelo que se presenta en esta tesis comprende tres submodelos principales: una red neuronal para representar el aprendizaje asociativo, un modelo de comportamiento según el grupo de edad y un modelo de historia de vida para las transiciones entre grupos de edad. Se consideraron tres grupos de edad: recolectoras, procesadoras y nodrizas. Asimismo, el modelo fue parametrizado de acuerdo con datos experimentales obtenidos en abejas. Se realizaron simulaciones con el fin de evaluar la influencia de la estructura social basada en polietismo etario sobre la persistencia de memorias apetitivas olfativas adquiridas vía intercambio de alimento o trofalaxia a edades tempranas. Además, estudiamos cómo las experiencias tempranas ayudan a mejorar la persistencia de información en grupos de mayor edad. Dentro de un intervalo biológicamente plausible, el presente modelo sugiere que la persistencia de la información relacionada con el alimento a una escala social es sensible a un compromiso entre las tasas sociales de aprendizaje y la tasa de cambio de grupo. En consonancia, el peso relativo de las experiencias tempranas en la información de persistencia se incrementó a mayores tasas de cambio de grupo. En efecto, si bien en ese caso la respuesta olfativa en cada grupo etario se extinguía más rápidamente, se mantenía en ese periodo una mayor proporción de individuos con respuestas si estaban en las clases procesadoras y recolectoras, lo cual sugiere la potencialidad de una respuesta social más eficaz frente a la eventual reaparición de un recurso conocido.

Abstract:
Collective nectar foraging in honeybees is a complex system, where a plethora of experiences and informative mechanisms are integrated, achieving, on the substrate of individual behavior, a flexible and biologically effective functioning. Given its complexity, formal models are required to approach how system elements and mechanisms work together. Till now, only a few models have tried to study the relevance of individual experiences in collective foraging. In spite of the available experimental evidence, it has not yet formalized theoretical models that consider the importance of olfactory experiences related to the incoming food at the short and long term. Neither the social mechanisms that allows a wide distribution of this olfactory information within the hive nor the role of the different age groups on the social persistence of this information were considered until now. In this way, we first established a conceptual and computational framework for the construction of models relevant to approach these issues. In this population, individuals are distributed among different age groups and the move from younger groups to older ones. In this way, we need to include some notions about honeybee population structure. The hive is structured in age groups, where individuals move at a slow pace among different age groups as they age. The model presented in this Thesis comprises three main submodels: a neural network to represent associative learning, a behavior model specific to each age group and a life history model controlling the transitions between groups. In particular, we included three age groups: foragers (the oldest bees), food processors (middle age bees) and nurses (young bees devoted to brood care). The model is parameterized with experimental data. We performed simulation to assess the influence of the social structure based in age polyethism on the persistence of olfactory memories acquired via trophallaxis at early life stages. Also, it is studied how early experiences improve olfactory information persistence in the older age groups. Within a biologically plausible range, the present model suggests that, at a social scale, food related information persistence is sensitive to a trade-off between social rates of learning and task-switch rate. Furthermore, the relative weight of early experiences on information persistence in older groups increases as task-switch rates increases. Indeed, although olfactory response disappeared faster in all groups, there was a higher proportion of individuals in older groups showing response in that period. This suggests a more effective social response to the eventual reappearance of previously known resources in that narrower time window.

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Registro:
Título : Modelos formales de transferencia de información en insectos eusociales: el rol de la movilidad social y la persistencia informativa como organizadores de una actividad colectiva     =    Formal models of information transfer in eusocial insects: the role of social mobility and persistence as organizers of the collective activity
Autor : Corti Bielsa, Gonzalo D.
Director : Farina, Walter M
Segura, Enrique C.
Consejero : Gürtler, Ricardo
Jurados : Minoli, Sebastián  ; Muzio, Rubén N.  ; Parisi, Daniel R.
Año : 2015-03-30
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental. Grupo de Estudio de Insectos Sociales
Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIByNE)
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_5770_CortiBielsa
Idioma : Español
Area Temática : Biología / Entomología
Biología / Comportamiento Animal
Palabras claves : MODELO BASADO EN AGENTES; REDES NEURALES ARTIFICIALES; HISTORIA DE VIDA; TROFALAXIA; PERSISTENCIA INFORMATIVA; INSECTO EUSOCIAL; AGENT BASED MODEL; ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS; LIFE HISTORY MODEL; TROPHALLAXIS; INFORMATION PERSISTENCE; EUSOCIAL INSECTS
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