El sentido numérico en los animales es la capacidad de las criaturas para representar y discriminar cantidades de tamaños relativos mediante el sentido numérico . Se ha observado en varias especies, desde peces hasta primates . Se cree que los animales tienen un sistema numérico aproximado , el mismo sistema de representación de números demostrado por los humanos, que es más preciso para cantidades más pequeñas y menos para valores más grandes. No se ha atestiguado una representación exacta de números superiores a tres en animales salvajes, [1] pero se puede demostrar después de un período de entrenamiento en animales cautivos.
Para distinguir el sentido numérico en los animales del sistema numérico simbólico y verbal en los humanos, los investigadores utilizan el término numerosidad , [2] en lugar de número , para referirse al concepto que apoya la estimación aproximada pero no apoya una representación exacta de la calidad del número.
El sentido numérico en los animales incluye el reconocimiento y la comparación de cantidades numéricas. Algunas operaciones numéricas, como la suma, se han demostrado en muchas especies, incluidas las ratas y los grandes simios. La representación de fracciones y la suma de fracciones se han observado en chimpancés. Una amplia gama de especies con un sistema numérico aproximado sugiere un origen evolutivo temprano de este mecanismo o múltiples eventos evolutivos convergentes . Al igual que los humanos, los polluelos tienen una línea numérica mental de izquierda a derecha (asocian el espacio de la izquierda con números más pequeños y el espacio de la derecha con números más grandes). [3]
A principios del siglo XX, Wilhelm von Osten, de forma famosa pero prematura, afirmó que los animales tenían la capacidad de contar de forma similar a la de los humanos, basándose en el ejemplo de su caballo llamado Hans. Su afirmación es ampliamente rechazada hoy en día, ya que se atribuye a una falacia metodológica, que recibió el nombre de fenómeno de Hans el astuto después de este caso. Von Osten afirmó que su caballo podía realizar operaciones aritméticas que se le presentaban por escrito o verbalmente, tras lo cual el caballo golpeaba el suelo con su casco el número de veces que correspondía a la respuesta. Esta aparente capacidad se demostró numerosas veces en presencia del dueño del caballo y de un público más amplio, y también se observó cuando el dueño estaba ausente. Sin embargo, tras una investigación rigurosa realizada por Oskar Pfungst en la primera década del siglo XX, se demostró que la capacidad de Hans no era de naturaleza aritmética, sino que era la capacidad de interpretar cambios inconscientes mínimos en el lenguaje corporal de las personas cuando se acercaba la respuesta correcta. Hoy en día, las habilidades aritméticas de Clever Hans son comúnmente rechazadas y el caso sirve como un recordatorio a la comunidad científica sobre la necesidad de un control riguroso de las expectativas de los experimentadores en los experimentos. [2]
Sin embargo, hubo otros estudios tempranos y más confiables sobre el sentido numérico en animales. Un ejemplo destacado es el trabajo de Otto Koehler , quien realizó una serie de estudios sobre el sentido numérico en animales entre los años 1920 y 1970. [4] En uno de sus estudios [5] demostró que un cuervo llamado Jacob podía distinguir de manera confiable el número 5 en diferentes tareas. Este estudio fue notable porque Koehler proporcionó una condición de control sistemática en su experimento, lo que le permitió probar la capacidad numérica del cuervo por separado de la capacidad del cuervo para codificar otras características, como el tamaño y la ubicación de los objetos. Sin embargo, el trabajo de Koehler fue en gran medida pasado por alto en el mundo de habla inglesa, debido a la disponibilidad limitada de sus publicaciones, que estaban en alemán y solo se publicaron parcialmente durante la Segunda Guerra Mundial.
El trabajo de Francis [6] y Platt y Johnson [7] enriqueció aún más el diseño experimental para el estudio de la cognición numérica en animales . En sus experimentos, los investigadores privaron a las ratas de comida y luego les enseñaron a presionar una palanca un número específico de veces para obtener comida. Las ratas aprendieron a presionar la palanca aproximadamente el número de veces especificado por los investigadores. Además, los investigadores demostraron que el comportamiento de las ratas dependía del número de presiones necesarias y no, por ejemplo, del tiempo de presión, ya que variaron el experimento para incluir un comportamiento más rápido y más lento por parte de la rata controlando el hambre del animal.
Examinar la representación de la numerosidad en los animales es una tarea complicada, ya que no es posible utilizar el lenguaje como medio. Por ello, se requieren configuraciones experimentales cuidadosamente diseñadas para diferenciar entre las habilidades numéricas y otros fenómenos, como el fenómeno de Clever Hans, la memorización de objetos individuales o la percepción del tamaño y el tiempo de los objetos. Además, estas habilidades solo se observan en las últimas décadas y no en el tiempo de la evolución.
Una de las formas en que se cree que la capacidad numérica se demuestra es la transferencia del concepto de numerosidad a través de las modalidades. Este fue, por ejemplo, el caso del experimento de Church y Meck [8], en el que las ratas aprendieron a "sumar" el número de destellos de luz al número de tonos para averiguar el número de presiones de palanca esperadas, mostrando un concepto de numerosidad independiente de las modalidades visuales y auditivas.
Los estudios modernos sobre el sentido numérico en animales intentan controlar otras posibles explicaciones del comportamiento animal estableciendo condiciones de control en las que se ponen a prueba las otras explicaciones. Por ejemplo, cuando se investiga el sentido numérico con el ejemplo de los trozos de manzana, se pone a prueba una explicación alternativa que supone que el animal representa el volumen de la manzana en lugar de un número de trozos de manzana. Para poner a prueba esta alternativa, se introduce una condición adicional en la que el volumen de la manzana varía y, ocasionalmente, es menor en la condición con un mayor número de trozos. Si el animal prefiere un mayor número de trozos también en esta condición, se rechaza la explicación alternativa y se apoya la afirmación de la capacidad numérica. [1]
Se cree [9] que la numerosidad está representada por dos sistemas separados en los animales, de manera similar a los humanos. El primer sistema es el sistema de números aproximados , un sistema impreciso utilizado para estimaciones de cantidades. Este sistema se distingue por los efectos de la distancia y la magnitud, lo que significa que una comparación entre números es más fácil y más precisa cuando la distancia entre ellos es menor y cuando los valores de los números son menores. El segundo sistema para representar numerosidades es el sistema de individuación paralela , que admite la representación exacta de los números del uno al cuatro. Además, los humanos pueden representar números a través de sistemas simbólicos, como el lenguaje.
Sin embargo, la distinción entre el sistema de números aproximados y el sistema de individuación paralela aún es objeto de controversia, y algunos experimentos [10] registran un comportamiento que puede explicarse completamente con el sistema de números aproximados, sin necesidad de suponer otro sistema separado para números más pequeños. Por ejemplo, los petirrojos de Nueva Zelanda seleccionaron repetidamente cantidades mayores de comida almacenada en el escondite con una precisión que se correlacionaba con el número total de piezas almacenadas. Sin embargo, no hubo una discontinuidad significativa en su desempeño entre conjuntos pequeños (1 a 4) y más grandes (por encima de 4), lo que se predeciría mediante el sistema de individuación paralela. Por otro lado, otros experimentos solo informan del conocimiento de números hasta 4, lo que respalda la existencia del sistema de individuación paralela y no del sistema de números aproximados. [1]
Los estudios han demostrado que los primates comparten algoritmos cognitivos similares no solo para comparar valores numéricos, sino también para codificar esos valores como análogos. [11] [12] De hecho, muchos experimentos han confirmado que la capacidad de los primates para los números es comparable a la de los niños humanos. [11] A través de estos experimentos, queda claro que hay varios mecanismos de procesamiento neurológico en funcionamiento: el sistema de números aproximados (SNA), la ordinalidad de los números, el sistema de individuación paralela (SNP) y la subitización. [9]
El sistema de números aproximados (SNA) es bastante impreciso y se basa en gran medida en la estimación y la comparación cognitivas. Este sistema no otorga a los números un valor individual, sino que compara cantidades en función de su tamaño relativo. La eficiencia de este SNA depende de la ley de Weber , que establece que la capacidad de distinguir entre cantidades está determinada por la relación entre dos números, no por la diferencia absoluta entre ellos. [13] En otras palabras, la precisión del SNA depende de la diferencia de tamaño entre dos cantidades que se comparan. Y dado que las cantidades mayores son más difíciles de comprender que las menores, la precisión del SNA también disminuye a medida que aumenta la numerosidad. [9]
Se ha descubierto que los macacos rhesus ( Macaca mulatta ), cuando se les dan ciertas imágenes de objetos con múltiples propiedades, es decir, colores, formas y números, son rápidos para hacer coincidir la imagen con otra del mismo número de elementos independientemente de las otras propiedades. [14] Este resultado apoya el uso del ANS porque los monos no están definiendo números individualmente, sino que están haciendo coincidir conjuntos de elementos del mismo número utilizando la comparación de cantidades. La tendencia de los macacos a categorizar y equiparar grupos de elementos por número es extremadamente sugerente de un ANS funcional en primates.
Existen ejemplos de ANS en primates durante la confrontación natural dentro y entre grupos. En el caso de los chimpancés ( Pan troglodytes ), un intruso en el territorio de un grupo solo será atacado si el intruso está solo y el grupo atacante está compuesto por al menos tres machos, una proporción de uno a tres. Aquí, están usando ANS como medio de análisis comparativo del grupo invasor y su propio grupo para determinar si atacar o no. [9] Este concepto de superioridad numérica social existe en muchas especies de primates y muestra la comprensión del poder en números, al menos de manera comparativa. [15]
Se han encontrado más pruebas de la existencia del SNA en chimpancés que consiguieron identificar distintas cantidades de comida en un recipiente. Los chimpancés escucharon cómo se arrojaban alimentos que no podían ver individualmente a recipientes separados. Luego, eligieron de qué recipiente comer (según cuál contenía la mayor cantidad de comida). Tuvieron bastante éxito en la tarea, lo que indica que los chimpancés tenían la capacidad no solo de comparar cantidades, sino también de llevar un registro de esas cantidades en sus mentes. [16] Sin embargo, el experimento falló en determinadas cantidades similares de alimentos individuales según la Ley de Weber. [13]
La habilidad numérica más ampliamente apoyada en los primates es la ordinalidad, la capacidad de reconocer símbolos o cantidades secuenciales. [17] En lugar de simplemente determinar si un valor es mayor o menor que otro como el SNA, la ordinalidad requiere un reconocimiento más matizado del orden específico de números o elementos en un conjunto. [14] Aquí, la Ley de Weber ya no es aplicable ya que los valores solo aumentan de manera incremental, a menudo en solo uno. [16]
Los primates han mostrado ordinalidad tanto con conjuntos de elementos como con números arábigos. Cuando se les presentaron conjuntos de 1 a 4 elementos, los macacos rhesus fueron capaces de tocarlos de manera constante en orden ascendente. Después de esta prueba, se les presentaron conjuntos que contenían un mayor número de elementos y pudieron extrapolar la tarea tocando los nuevos conjuntos también en orden secuencial ascendente. Además, la velocidad a la que los monos realizaron la tarea fue comparable a la de los adultos humanos. [18] [19]
Los primates también pueden reconocer secuencias cuando se les dan sólo números arábigos. En un experimento conocido coloquialmente como el "desafío del chimpancé", esta tarea consistía en enseñar a los chimpancés a memorizar el orden correcto de los números arábigos del 1 al 9 y luego presionarlos en ese orden una vez que desaparecieran dispersos en una pantalla. Los chimpancés no sólo podían reconocer la secuencia correcta de los números dispersos, sino que también recordaban la secuencia correcta después de que los números desaparecieran en la pantalla. [20] Además, podían hacer esto más rápido y con mayor precisión que los adultos humanos. [20] Sin que se les proporcionara una representación visual de la cantidad que representaba el número, esta tarea significaba una capacidad cognitiva más avanzada: diferenciar símbolos en función de cómo se relacionan entre sí en una serie. [11]
El sistema de individuación paralela (SIP) es el sistema de procesamiento numérico más difícil de encontrar en primates, ya que requiere la comprensión de que cada número es una representación simbólica de una cantidad única que puede manipularse matemáticamente de una manera distinta. [11] Por lo tanto, a diferencia del SNA, el SIP es independiente de la necesidad de comparación, lo que permite que cada número exista por sí mismo con un valor definido por la aritmética. Para utilizar el SIP, uno debe tener algún conocimiento de numerales, representaciones simbólicas específicas de cantidades que se relacionan con otras representaciones simbólicas de cantidades de maneras definidas. [15] Por ejemplo, el "desafío del chimpancé" solo mostró la comprensión de los primates de que el tres existe antes del cuatro y después del dos, no de que el tres puede actuar por sí solo y mantener independientemente un valor consistente. [9]
A menudo, el experimento necesario para demostrar la existencia del PIS es extenso. Una vez que se ha entrenado a un primate en una tarea durante el tiempo suficiente para que presente el PIS, los resultados suelen atribuirse al mero aprendizaje asociativo en lugar de a la comprensión exacta de números. Para proporcionar pruebas inequívocas de la existencia del PIS en los primates, los investigadores deben encontrar una situación en la que un primate realice algún tipo de cálculo aritmético en la naturaleza. [12]
Sin embargo, lo más cerca que han llegado los investigadores de comprobar con éxito el PIS en primates es en los macacos Rhesus. En este estudio, se demostró que los macacos asociaban los estímulos auditivos de una determinada cantidad de vocalizaciones individuales con la cantidad correcta de individuos. Si bien esto no requirió que aprendieran números arábigos, requirió la capacidad de elegir una cantidad exacta para el número de voz que escuchaban en lugar de simplemente comparar cantidades a simple vista o dentro de una secuencia. [21]
Otro fenómeno importante a tener en cuenta en relación con la comprensión de los números por parte de los primates es la subitización . La subitización es un fenómeno en el que el cerebro agrupa automáticamente pequeñas cantidades de objetos de forma visual sin necesidad de realizar ningún recuento mental explícito de los objetos. En los seres humanos, la subitización permite el reconocimiento de números en pares de dados debido a las agrupaciones de puntos en lugar de contar explícitamente cada punto. Esencialmente, puede proporcionar un sentido numérico sin necesidad de comprender el sistema numérico en cantidades pequeñas. [12]
La subitización en primates es evidente en una amplia gama de experimentos. Se ha demostrado que los monos Rhesus diferencian entre cantidades de manzanas en un recipiente incluso cuando se manipula el tamaño de las rodajas de manzana (algunas más grandes pero menos rodajas). Si bien esto podría atribuirse al PIS, el acto de comparar grupos de pequeñas cantidades sugiere que es probable que la subitización esté en juego, especialmente porque el experimento fracasó una vez que las cantidades superaron aproximadamente las cuatro. [15]
Se ha encontrado un sistema de números aproximados en varias especies de peces, como los guppies , los peces espada verdes y los peces mosquito . Por ejemplo, se explotó la preferencia por un grupo social más grande en los peces mosquito para probar la capacidad de los peces para discriminar la numerosidad. [22] Los peces discriminaron con éxito entre diferentes cantidades hasta tres, después de lo cual podían discriminar grupos si la diferencia entre ellos también aumentaba de modo que la razón de los dos grupos fuera de uno a dos. De manera similar, los guppies discriminaron entre valores de hasta cuatro, después de lo cual solo detectaron diferencias cuando la razón entre las dos cantidades era de uno a dos. [23]
Las ratas han demostrado un comportamiento coherente con un sistema numérico aproximado [2] en experimentos en los que tuvieron que aprender a presionar una palanca un número específico de veces para obtener comida. Si bien aprendieron a presionar la palanca la cantidad especificada por los investigadores, entre cuatro y dieciséis, su comportamiento fue aproximado, proporcional al número de presiones de palanca que se esperaba de ellas. Esto significa que para el número objetivo de cuatro, las respuestas de las ratas variaron de tres a siete, y para el número objetivo de 16, las respuestas variaron de 12 a 24, mostrando un intervalo mucho mayor. [7] Esto es compatible con el sistema numérico aproximado y los efectos de magnitud y distancia.
Las aves fueron una de las primeras especies animales en las que se puso a prueba su sentido numérico. Un cuervo llamado Jacob fue capaz de distinguir el número 5 en distintas tareas en los experimentos de Otto Koehler. [5] Experimentos posteriores respaldaron la afirmación de la existencia de un sentido numérico en las aves, con Alex , un loro gris, capaz de etiquetar y comprender etiquetas para conjuntos de hasta seis elementos. [24] Otros estudios sugieren que las palomas también pueden representar números hasta el 6 después de un entrenamiento extenso. [25]
También se ha descubierto que los perros tienen sentido numérico. Por ejemplo, los perros [26] eran capaces de realizar sumas simples de dos objetos, como lo revelaba su sorpresa cuando el resultado era incorrecto. Sin embargo, se sostiene que los lobos tienen un mejor desempeño en tareas de discriminación de cantidades que los perros y que esto podría ser el resultado de una selección natural menos exigente para el sentido numérico en los perros. [27]
Se ha demostrado que las hormigas pueden contar hasta 20 y sumar y restar números hasta 5. [28] [29] En especies altamente sociales como las hormigas rojas de los bosques, los individuos exploradores pueden transferir a las recolectoras la información sobre el número de ramas de un "laberinto de conteo" especial al que tuvieron que ir para obtener jarabe. Los hallazgos sobre el sentido numérico en las hormigas se basan en comparaciones de la duración de los contactos de información entre exploradores y recolectoras que precedieron a viajes exitosos de los equipos de recolección. De manera similar a algunos lenguajes humanos arcaicos, la longitud del código de un número dado en la comunicación de las hormigas es proporcional a su valor. En experimentos en los que el cebo apareció en diferentes ramas con diferentes frecuencias, las hormigas utilizaron simples adiciones y sustracciones para optimizar sus mensajes.
Los ratones de campo rayados ( Apodemus agrarius ) demostraron un sentido del número que les permite juzgar con precisión las cantidades relativas: algunos de estos ratones muestran una gran precisión a la hora de discriminar entre cantidades que difieren solo en uno. Estas últimas incluyen cantidades de elementos tanto pequeñas (como 2 frente a 3) como relativamente grandes (como 5 frente a 6 y 8 frente a 9). [30]
Las abejas pueden contar hasta cuatro objetos que encuentran de forma secuencial durante el vuelo. En un estudio realizado por [31] , las abejas parecían orientarse hacia las fuentes de alimento llevando un recuento continuo de los puntos de referencia importantes que pasaban en el camino, lo que permitía contar hasta cuatro puntos de referencia.
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