Cuando las serpientes del desierto emprenden su actividad nocturna y se deslizan por la arena, pueden encontrar una variedad de obstáculos como plantas, ramas o piedras que alteran la dirección de su viaje.

A fin de comprender cómo estos animales sin extremidades controlan sus cuerpos en tales entornos, investigadores del Instituto Tecnológico de Georgia (GeorgiaTech) realizaron un estudio en el que examinaron ese movimiento.

Movimiento eficaz

Para el estudio, valiéndose de cámaras de video de alta velocidad, el equipo de investigación examinó el comportamiento de 8 ejemplares de serpientes nariz de pala (Chionactis occipitalis), que normalmente usa una onda sinusoidal en forma de S para moverse a través de la arena desértica.

Contar con una mejor comprensión del movimiento de estos animales, podría ayudar a los ingenieros a mejorar el control de los robots autónomos.

En el laboratorio, los investigadores estudiaron el movimiento de las serpientes mientras se deslizaban a través de un obstáculo formado por seis clavijas rígidas sensibles a la fuerza que ajustaron los cuerpos de los animales, cambiando sus caminos de manera predecible.

El estudio reveló que cuando las serpientes que se encuentran con estos obstáculos, los evaden imitando aspectos de la luz o de modo similar a cuando las partículas subatómicas se encuentran con una rejilla de difracción.

El efecto de esta “difracción mecánica” permitió a los investigadores observar cómo se alteraban las trayectorias de las serpientes a través de mecanismos pasivos gobernados por la dinámica esquelética y muscular de las ondas corporales que se propagan de los animales.

Los datos indicaron que las serpientes no cambiaron deliberadamente de dirección cuando se encontraron con obstáculos mientras avanzaban a gran velocidad por la arena.

Posteriormente, los investigadores utilizaron 253 viajes de serpientes para construir un patrón de difracción, el cual reveló que las direcciones de dispersión se “cuantificaron” de tal manera, que la probabilidad de encontrar una serpiente detrás de la matriz podría representarse en un patrón que imita la interferencia de la onda.

Mejorar el control de los robots autónomos

Los investigadores desarrollaron un modelo computacional que fue capaz de capturar el patrón, demostrando cómo la dirección de las serpientes sería alterada por los encuentros de obstáculos a través del pandeo pasivo del cuerpo.

El estudio reveló que cuando las serpientes que se encuentran con estos obstáculos, los evaden imitando aspectos de la luz

Los autores explican que contar con una mejor comprensión del movimiento de estos animales sin extremidades, podría ayudar a los ingenieros a mejorar el control de los robots autónomos de búsqueda y rescate diseñados para operar en entornos complejos.

Uno de los problemas con los robots autopropulsados que se mueven en el mundo real, es que todavía no se cuenta con principios por los cuales se pueda entender cómo controlar mejor sus desplazamientos en superficies granulares como arena, hojarasca, escombros o pasto.

Por lo tanto, explican los autores, el objetivo de este estudio fue tratar de comprender cómo los locomotores sin extremidades, que tienen cuerpos largos que pueden doblarse de formas interesantes, logran movilizarse por terrenos complicados, y en tal sentido, se logró un gran avance.

Referencia: Mechanical diffraction reveals the role of passive dynamics in a slithering snake. PNAS, 2019. https://doi.org/10.1073/pnas.1808675116