Heb je je ooit afgevraagd hoe die zwermen muggen lijken te dansen bij zonsondergang? Een groep onderzoekers van het Centrum voor Onderzoek, Innovatie en Verspreiding in Neuromathematica van de Universiteit van São Paulo heeft ontdekt dat elke mug zich positioneert op basis van de nabijheid van zijn buren. Dit verrassende gedrag is niet alleen fascinerend, maar opent ook nieuwe deuren in het begrip van collectieve dynamieken in de natuur.
In tegenstelling tot wat werd gedacht, dat muggen zich rond een centraal punt groeperen alsof ze door een veer worden vastgehouden, suggereert deze studie dat hun organisatie meer afhankelijk is van de dichtheid van de wolk waarin ze zich bevinden. Zo passen muggen hun positie aan op basis van het aantal soortgenoten dat zich om hen heen bevindt.
Het model van collectief gedrag
In deze studie, gepubliceerd in het Brazilian Journal of Physics, gebruikten de wetenschappers een computationele benadering gebaseerd op de Moore-buurt, die het mogelijk maakt om te simuleren hoe muggen zich in een driedimensionale ruimte verspreiden. In plaats van informatie op lange afstand te vereisen, organiseert elk insect zich volgens de lokale dichtheid van zijn buren, wat resulteert in bewegingspatronen die de natuurlijke zwermen imiteren.
Het model toonde aan dat er twee verschillende fasen zijn in het gedrag van de zwermen: een waarin de muggen sterk gegroepeerd zijn en een andere waarin ze meer verspreid zijn. De ware magie gebeurt in de kritieke regio tussen deze twee fasen, waar een collectief gedrag kan worden waargenomen dat lijkt op de tweede-orde faseovergangen in de natuurkunde.
Verbondenheid met de hersenen
Maar, wat heeft dit met de hersenen te maken? De onderzoekers hebben ontdekt dat deze faseovergangsfenomenen niet exclusief zijn voor muggen. Onderzoek naar Kriticiteit in de Hersenen suggereert dat neurale netwerken informatie efficiënter kunnen verwerken wanneer ze zich in een kritieke toestand bevinden, net op de drempel van een faseovergang. Dit suggereert dat zowel zwermen muggen als neurale netwerken onderliggende principes in hun organisatie en reactie op prikkels kunnen delen.
De studie van hoe muggen de lokale dichtheid detecteren en hun bewegingen coördineren tijdens deze overgangen blijft intrigerende vragen oproepen. Dit soort onderzoek breidt niet alleen de kennis over de biologie van insecten uit, maar verbindt ook fundamentele concepten uit de natuurkunde met complexe biologische systemen, wat de universaliteit van de natuurwetten in verschillende contexten aantoont.