PROGRAMA DE LA MATERIA: Niveles de Cognición en Insectos Sociales. CLAVE: E2-01-A ETAPA FORMATIVA: Eje I-Disciplinar. No. DE CREDITOS: 8 SEMESTRE RECOMENDADO: 2º ASIGNATURA: Optativa PROGRAMAS ACADEMICOS: Maestría en Ciencias Cognitivas No. de estudiantes mínimo para abrir el curso: 2 HORAS A LA SEMANA: 4 TEORIA: 4 PRACTICA: 0 REQUISITOS: Ninguno. OBJETIVO: Los insectos sociales son excepcionales debido a su dominancia ecológica. Su historia evolutiva quizá sea la de mayor éxito entre los metazoarios terrestres. Su éxito se debe a la organización social basada en la división del trabajo. Los insectos sociales viven en sociedades, complejos sistemas constituidos principalmente por conespecíficos. El principal ambiente para los insectos sociales es el ambiente social y la mayoría de los estímulos provienen de los miembros del grupo. Estos insectos presentan mecanismos que los capacitan para modificar su comportamiento en respuesta cualquier cambio en la sociedad. Aunque el cerebro de los insectos sociales es pequeño, tiene una alta sofisticación cognitiva. Es en este mini-cerebro de donde el comportamiento es generado y controlado. A pesar de su diminuto tamaño, los insectos sociales son capaces de realizar complejas proezas cognitivas que incrementan la sobrevivencia de la colonia. Estas habilidades cognitivas de los insectos sociales requieren de una compleja integración de estímulos provenientes de múltiples fuentes, tanto sociales como no-sociales. Estas capacidades cognitivas de los insectos sociales asociadas con la relativa simplicidad de su sistema nervioso, hacen de ellos importantes objetos de estudio en el campo de la conducta animal y las neurociencias. No obstante, no es el comportamiento de sus individuos lo que hace a las hormigas seres dominantes en la biosfera, sino el comportamiento general de la colonia. Las capacidades individuales han evolucionado dentro de un contexto social y es bajo esas condiciones que debe ser evaluado para entender la expresión génica y la función cerebral de los individuos. Ningún otro grupo de animales presenta tal cantidad de problemas fascinantes para los biólogos, psicólogos, sociólogos, físicos y matemáticos. El objetivo de este curso es introducir a los alumnos al estudio multidisciplinario de los diferentes niveles de organización, selección y cognición que se presentan en las sociedades de insectos. Perfil de Egreso: Después de terminado el curso, el alumno tendrá una visión panorámica y un entendimiento profundo de la biología y evolución de los insectos sociales, así como de los diferentes niveles de cognición (genoma-individuo-colonia) que se presentan en las sociedades de insectos. Además, el alumno contará con los elementos y las herramientas teóricas que justifican el empleo de las sociedades de insectos como modelos para el entendimiento de los principios básicos la cognición social. Finalmente, el alumno comprenderá que el estudio de los insectos sociales es fundamentalmente el estudio de los niveles de organización, selección y cognición, por lo que establecer los mecanismos mediante los cuales los individuos colaboran en el complejo comportamiento del superorganismo, puede ayudar a la comprensión del funcionamiento de sistemas biológicos complejos. CONTENIDO TEMATICO NUMERO: 1 2 3 4 TEMA: Introducción: Cognición comparada Insectos sociales: niveles de selección, niveles de cognición ¿Cómo conocen el mundo los insectos sociales?: Cognición no-social Cognición social: relaciones con los otros. 22 5 Cognición e inteligencia colectivas: organismos y superorganismos TEMARIO 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Introducción: cognición comparada (3 semanas) Cognición y conducta Cognición comparada Evolución de la cognición Cognición social Explicaciones causales de la conducta y la cognición Niveles de selección 2. 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 Insectos sociales: niveles de selección, niveles de cognición (3 semanas) ¿Qué son los insectos sociales? ¿Por qué estudiar insectos sociales? Importancia de los insectos sociales: éxito ecológico Sociedades y eusociedades Nacimiento y muerte de las sociedades de insectos Organización social, división del trabajo y eficiencia ergonómica Altruismo y conflicto en las sociedades de insectos Principios de evolución social 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 ¿Cómo conocen el mundo los insectos sociales? Cognición no-social (3 semanas) Sistemas sensoriales Cerebros sociales: anatomía y función Cognición temporal Cognición visual: percepción de la forma Cognición espacial: orientación y navegación Uso de herramientas Capacidades mentales: aprendizaje y memoria, solución de problemas, competencia numérica, comprensión de conceptos 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.7 Cognición social: relaciones con los otros (4 semanas) Sistemas de comunicación Altruismo y cooperación dirigidos: reconocimiento de la membresía y el estatus Cognición alterada: simbiontes sociales ¿Quién hace qué, dónde y cuándo? Modelos de división del trabajo La hipótesis del cerebro social en insectos sociales: socioneurobiología Alcances y límitaciones cognitivas de los individuos: cerebros grandes todo-propósito o cerebros especializados Cognición especializada temporal: división del trabajo y polietismo temporal Cognición especializada permanente: polietismo morfológico y genético Especialización conductual y cognitiva, tamaño cerebral y complejidad social 4.8 4.9 23 Evolución cognitiva y del cerebro en insectos sociales: sociogenómica 4.10 4.11 Cognición colectiva: organismos y superorganismos (4 semanas) Colonias sociales como entidades unitarias: diferentes niveles del yo Cognición distribuida Estrategias coloniales de forrajeo: cómo las sociedades adquieren y responden a la información sobre fuentes de alimento Defensa del territorio y competencia intercolonial: guerra y esclavismo Homeostasis social: mecanismos de retroalimentación negativa Arquitectura y control ambiental: temperatura, humedad, gases, microorganismos Inmunidad social e higiene: manejo de desperdicios, cadáveres y autocognición Organización temporal intracolonial y patrones sistémicos Ergonomía colonial Personalidad social División del trabajo, organización temporal y distribución y partición de las tareas El superorganismo: organismos y superorganismos Sistemas complejos adaptativos e inteligencia colectiva: organización sin jerarquía, toma de decisiones coelctivas y procesamiento de información 4 4.1 4.2 4.3 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 BIBLIOGRAFIA • • • • • • • • • • • • • • • • • • A. Avarguès-Weber, N. Deisig & M. Giurfa. Visual cognition in social insects. Annual review of entomology 56: 423-443, 2011. L. Barrett P. Henzi & D. Rendall. Social brains, simple minds: does social complexity really require cognitive complexity?. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 362, no. 1480: 561-575, 2007. A.F.G. Bourke. Principles of social evolution. Oxford University Press, 2011. A.F.G. Bourke & N.R. Franks. Social evolution in ants. Princeton. 1995. S.C. Cotter & R.M. Kilner. Personal immunity versus social immunity. Behavioral Ecology: arq070, 2010. I.D. Couzin. Collective cognition in animal groups. Trends in cognitive sciences 13, no. 1: 36-43, 2009. S. Cremer, S.A.O. Armitage & P. Schmid-Hempel. Social immunity. Current biology 17, no. 16: R693-R702, 2007. A. Dornhaus & N.R. Franks. Individual and collective cognition in ants and other insects (Hymenoptera: Formicidae). Myrmecological News 11 (2008): 215226. D.M. Gordon. Ants at work. Norton. 1999. D.M. Gordon. The organization of work in social insect colonies. Nature 380, no. 6570: 121-124, 1996. P.A.P. Graham, A. Philippides & B. Baddeley. Animal cognition: Multi-modal interactions in ant learning. Current Biology 20, no. 15 (2010): R639-R640. W. Gronenberg & G.O. López-Riquelme. Multisensory convergence in the mushroom bodies of ants and bees. Acta Biologica Hungarica 55, no. 1-4: 31-37, 2004. B. Hölldobler & E.O. Wilson. The ants. Belknap. 1990. B. Hölldobler & E.O. Wilson. The superorganism. Norton. 1990. L. Keller & E. Gordon. The lives of ants. Oxford. 2009. J.A.R. Marshall & N.R. Franks. Colony-level cognition. Current Biology 19, no. 10: R395-R396, 2009. G.O. López-Riquelme. Hormigas como sistemas modelo para el comportamiento complejo. Bases neurobiológicas de la comunicación química y la división del trabajo en las hormigas. Tesis de Doctorado, Facultad de Ciencias, UNAM, México, 2008. G.O. López-Riquelme & M.L. Fanjul-Moles. The funeral ways of social insects. Social strategies for corpse disposal. Trends in Entomology 9, 2013. 24 • • • • • • • • • • • G.O. López-Riquelme. Representación odotópica de la organización glomerular del lóbulo antenal en los cuerpos fungiformes de las hormigas (Hymenoptera: Formicidae): Comparaciones entre dos especies. TIP 17, no. 1: 15-31, 2014. G.O. López‐Riquelme, E.A. Malo, L. Cruz‐lópez & M.L. Fanjul‐Moles. Antennal olfactory sensitivity in response to task‐related odours of three castes of the ant Atta mexicana (hymenoptera: formicidae). Physiological Entomology 31, no. 4: 353-360, 2006. R. Moritz and E.E. Southwick. Bees as superorganisms: an evolutionary reality. Springer Science & Business Media, 2012. T.D. Seeley. The wisdom of the hive: the social physiology of honey bee colonies. Harvard University Press, 2009. S.J. Shettleworth. Cognition, evolution, and behavior. Oxford, UK: Oxford University Press, 1999. S.J. Sturgis & D.M. Gordon. Nestmate recognition in ants (Hymenoptera: Formicidae): a review. Myrmecol. News 16: 101-110, 2012. J.H. Sudd & N.R. Franks. The behavioural ecology of ants. Blackie. 1987. Z. Reznikova. Experimental paradigms for studying cognition and communication in ants (Hymenoptera: Formicidae). Myrmecological News 11 (2008): 201214. B. Webb. Cognition in insects. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 367, no. 1603: 2715-2722, 2012. E.A. Wasserman & T.R. Zentall. Comparative cognition: Experimental explorations of animal intelligence. Oxford University Press, USA, 2006. E.O. Wilson. The insect societies. Belknap. 1971. Evaluación La calificación final se basará en participación en clase (10%); actividades, tareas, examen (20%); la exposición de un artículo en clase (20%); elaboración de ensayo (20%), y presentación del ensayo en simposio del grupo (30%). <8 8 9 10 reprobado = no acreditó suficiente muy bien excelente • • • • Para redondear calificación promedio, X.5 = X, X.6 = X+1. El alumno que no se presenta para una actividad o examen obtendrá una calificación de 0, al menos que de antemano justifique su ausencia y ofrece presentarlo en otra fecha. No habrá examen de reposición. Asistencia es obligatoria.100% de clases es deseable. Menos del 80% no es aceptable. 25