Navegação e Exploração Humana e Animal

Navegação é o processo de determinar e manter um curso ou trajetória de um lugar para outro (Galistell, 1989). Uma pessoa pode empregar várias estratégias para chegar até um destino:

i. Aleatória: o indivíduo não possui nenhum tipo de informação sendo obrigado a

ii. Taxon: o indivíduo se movimenta em direção a uma marca visível que o leva até

o seu destino;

iii. Praxic: o indivíduo segue um conjunto de instruções motoras tais como 100

passos a frente, virar a direita, andar mais 30 metros, virar a esquerda...;

iv. Rota: o indivíduo associa direções com marcas. Este tipo de navegação pode ser

visto como um encadeamento de táxon e praxic.

v. Local: o indivíduo adquire uma representação interna do ambiente ao seu redor e

está habilitado a planejar e executar a navegação entre lugares no mapa.

As estratégias acima podem ser classificadas em egocêntricas da primeira a quarta e alocêntrica a última delas (Redish, 1999b). Em contraste com as quatro primeiras, a navegação alocêntrica requer a construcção de um mapa cognitivo, tal como o postulado por Tolmann (1948). Um dos principais pontos que separa a navegação alocêntrica das estratégias egocêntricas refere-se ao fato de o animal conhecer sua localização no mapa, o que não implica ele ter consciência disso, mas em ter as capacidades de reconhecer lugares e de inferir caminhos entre eles (Millonig, 2007).

Evidências (Gibbs et al., 2007; Byrne et al., 2007) sugerem que mamíferos possuem representações espaciais egocêntricas e alocêntricas simultaneamente, e fazem uso delas segundo a natureza da tarefa. Os principais mecanismos, estratégias e comportamentos de navegação e exploração empregados por seres vivos são apresentados e discutidos a seguir.

3.1.1 Integração de Caminho (Dead Reckoning)

Integração de caminho consiste no acúmulo e integração das informações sobre velocidade, deslocamento e mudanças de direção durante o processo de navegação estimando a posição atual do navegador no ambiente. Diversos estudos (Müller & Whener, 1988; Etienne, 1996; Whishaw, 1998; Etienne & Jeffrey, 2004; Knaden & Whener, 2006) mostram que animais e insetos podem navegar integrando informações de rotação e translação. Tais capacidades seriam produto de substratos neurais (McNaughton et al., 2006) tais como as Células de Direção da Cabeça (Ranck, 1984; Taube et al., 1990) e Células de Grade (Fhyn et al., 2004; Hafiting et al. 2005).

O mecanismo de integração de caminho estima a posição do animal no layout do ambiente (Touretzky et al., 1994) a paritr de sensações de movimento. A capacidade de robustamente estimar o erro presente em cada uma dessas movimentações impacta

diretamente na capacidade de integrar, assim, a posição atual do agente precisa ser constantemente calibrada com base em marcas fixas, (Cornell & Heth, 2004).

A integração inercial considera apenas informações do sistema motor – proprioceptivas – enquanto que a não inercial incorpora informações externas – extereoceptivas – obtidas via sensores, como por exemplo, sonar.

3.1.2 Balizamento por Marcas

Grandes estruturas tais como: montanhas, árvores gigantes, rios, formações rochosas ou edifícios, astros como sol, lua e estrelas podem ser observadas de longe e servem como marcas de orientação global por oferecerem um ponto de referência confiável e acessível em diversas posições. Assim como os seres humanos, animais também fazem uso de marcas em diversas escalas e momentos durante sua navegação (Hebb, 1949; Teroni, et al, 1987; Waterman, 1989; Whener, 1992; Menzel et al., 1996; Kimchi et al., 2004).

Resultados recentes (Foo et al., 2005) contrastam com a hipótese de representação da configuração geométrica (Gallistel, 1989) e indicam que humanos não possuem um mapa cognitivo métrico o qual seria usado para navegação por integração de caminho. Em um estudo mais recente (Foo et al., 2007), foi demonstrado que, apesar de as pessoas serem capazes de executar a integração de caminho, elas comumente e preferencialmente navegam com base em marcas.

Insetos, como abelhas melíficas e formigas do deserto, comumente referenciados como exemplos de integradores de caminho, podem fazer uso do compasso de luz com orientação dada pela polarização azimutal da luz do sol como uma bússola. Diversos estudos (Skaggs & McNaughton, 1998; Whener et al., 2004; Kohler & Wehner, 2005; Knaden & Whener, 2006; Narendra, 2007) fornecem fortes evidências de que ambos os sistemas correm em paralelo.

Os resultados obtidos com abelhas de mel treinadas a buscar comida próxima a marcas artificiais (Cartwright & Collet, 1983), sugerem que as abelhas aprenderam a localização da comida com base na cena visual. As ações de navegação podem ser explicadas, com base em mecanismos intermediários que diretamente processam as percepções sensoriais para guiar a navegação (Trulier et al., 1997) e estão mais próximas de reproduzir as percepções visuais

(Menzel et al., 1996) do que para a reprodução de relações geométricas representadas em um mapa cognitivo.

3.1.3 Comportamento Exploratório

Formigas do deserto (Melophorus bagoti) primeiro fazem algumas pequenas jornadas exploratórias em diferentes direções, cerca de 10 metros, para então iniciarem rotas mais longas em busca de comida (Whener et al., 2004). Durante essas jornadas exploratórias, as formigas se mostram desinteressadas de encontrar comida, ocupando-se em aprender sobre as vizinhanças de seu ninho.

As formigas exibem mecanismos de navegação guiada por marcas, quando removidas de sua posição atual e liberadas à frente ou atrás em sua rota elas continuam normalmente, evidenciando pouca dificuldade para identificar sua localização após um deslocamento involuntário (Kohler & Wehner, 2005). Esses resultados sugerem que as formigas são capazes de encontrar uma nova rota guiando-se por percepções de marcas (Collet et al., 2007).

O comportamento exploratório de ratos liberados num espaço aberto com um esconderijo (Wihshaw et al., 2006) prima pela segurança, e varia de acordo com as condições de segurança percebidas no ambiente (Nemati & Wishaw, 2007). O animal permanece em seu esconderijo até obter confiança suficiente sobre a sua segurança para então começar a esboçar pequenas excursões de reconhecimento e cada nova jornada tende a explorar uma nova área. Se manualmente removido do esconderijo e liberado em outro ponto, o animal retorna rapidamente para seu refúgio. Entretanto, se o esconderijo oferece uma condição mínima de segurança, o animal tende a executar mais jornadas exploratórias, o que sugere a busca pela sensação de segurança. Esse comportamento é um exemplo de memória episódica na qual o animal retorna ao ponto de liberação por lembrar-se de que ali ele esteve em segurança.