Las ballenas construyen un vasto repertorio de vocalizaciones distintas
El atractivo de las ballenas ha avivado la conciencia humana durante milenios, presentando a estos gigantes oceánicos como enigmáticos residentes de las profundidades marinas. Desde el Leviatán bíblico hasta el formidable Moby Dick de Herman Melville, las ballenas han sido fundamentales para las mitologías y el folclore.
Y si bien la cetología, o ciencia de las ballenas, ha mejorado nuestro conocimiento sobre estos mamíferos marinos, en particular durante el siglo pasado, estudiar las ballenas sigue siendo un formidable desafío.
Ahora, gracias al aprendizaje automático, estamos un poco más cerca de comprender a estos gentiles gigantes. Investigadores del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y del Proyecto CETI (Iniciativa de Traducción de Cetáceos) utilizaron recientemente algoritmos para decodificar el "alfabeto fonético del cachalote", revelando sofisticadas estructuras en la comunicación de los cachalotes similares a la fonética humana y los sistemas de comunicación de otras especies animales.
En un nuevo estudio de acceso abierto, la investigación muestra que las codas de los cachalotes, o breves ráfagas de clics que utilizan para comunicarse, varían significativamente en estructura según el contexto conversacional, lo que revela un sistema de comunicación mucho más complejo de lo que se pensaba anteriormente.
Nueve mil codas, recolectadas de familias de cachalotes del Caribe Oriental observadas por el Proyecto Dominica Cachalotes, resultaron ser un punto de partida instrumental para descubrir el complejo sistema de comunicación de estas criaturas. Además de la mina de oro de datos, el equipo utilizó una combinación de algoritmos para el reconocimiento y clasificación de patrones, así como equipos de grabación corporal. Resultó que las comunicaciones de los cachalotes no eran aleatorias ni simplistas, sino que estaban estructuradas de una manera compleja y combinatoria.
Los investigadores identificaron algo así como un "alfabeto fonético de cachalote", donde varios elementos que los investigadores llaman "ritmo", "tempo", "rubato" y "ornamentación" interactúan para formar una amplia gama de codas distinguibles. Por ejemplo, las ballenas modularían sistemáticamente ciertos aspectos de sus codas en función del contexto conversacional, como variar suavemente la duración de las llamadas (rubato) o agregar clics ornamentales adicionales. Pero lo que es aún más sorprendente, descubrieron que los componentes básicos de estas codas podían combinarse de forma combinatoria, permitiendo a las ballenas construir un vasto repertorio de vocalizaciones distintas.
Imagen derecha: Los cachalotes se comunican produciendo secuencias de clics.
Los experimentos se llevaron a cabo utilizando etiquetas acústicas de registro biológico (específicamente algo llamado "etiquetas D") colocadas en ballenas del clan del Caribe Oriental. Estas etiquetas capturaron los intrincados detalles de los patrones vocales de las ballenas. Al desarrollar nuevas técnicas de visualización y análisis de datos, los investigadores del CSAIL descubrieron que los cachalotes individuales podían emitir varios patrones de coda en intercambios prolongados, no sólo repeticiones de la misma coda. Estos patrones, dicen, tienen matices e incluyen detalladas variaciones que otras ballenas también producen y reconocen.
"Nos estamos aventurando en lo desconocido para descifrar los misterios de la comunicación de los cachalotes sin ningún dato real preexistente", dice Daniela Rus, directora de CSAIL y profesora de ingeniería eléctrica e informática (EECS) en el MIT.
"El uso del aprendizaje automático es importante para identificar las características de sus comunicaciones y predecir lo que dirán a continuación. Nuestros hallazgos indican la presencia de contenido de información estructurado y también desafían la creencia predominante entre muchos lingüistas de que la comunicación compleja es exclusiva de los humanos".
"Este es un paso para demostrar que otras especies tienen niveles de complejidad de comunicación que no han sido identificados hasta ahora, profundamente conectados con el comportamiento. Nuestros próximos pasos apuntan a descifrar el significado detrás de estas comunicaciones y explorar las correlaciones a nivel social entre lo que se dice y las acciones grupales".
Persiguiendo ballenas
Los cachalotes tienen el cerebro más grande entre todos los animales conocidos. Esto va acompañado de comportamientos sociales muy complejos entre familias y grupos culturales, lo que requiere una fuerte comunicación para la coordinación, especialmente en entornos presurizados como la caza en alta mar.
Las ballenas le deben mucho a Roger Payne, ex asesor del Proyecto CETI, biólogo de ballenas, conservacionista y miembro de MacArthur, quien fue una importante figura a la hora de dilucidar sus carreras musicales. En el destacado artículo de Science de 1971 "Songs of Humpback Whales (Canciones de ballenas jorobadas)", Payne documentó cómo las ballenas pueden cantar. Posteriormente, su trabajo catalizó el movimiento "Save the Whales (Salvar a las ballenas)", una iniciativa de conservación exitosa y oportuna.
"La investigación de Roger destaca el impacto que la ciencia puede tener en la sociedad. Su hallazgo de que las ballenas cantan condujo a la Ley de Protección de Mamíferos Marinos y ayudó a salvar de la extinción varias especies de ballenas. Esta investigación interdisciplinaria nos acerca ahora un paso más a saber qué dicen los cachalotes", afirma David Gruber, líder y fundador del Proyecto CETI y profesor distinguido de biología en la City University de Nueva York.
Hoy, la próxima investigación del CETI tiene como objetivo discernir si elementos como el ritmo, el tempo, la ornamentación y el rubato conllevan intenciones comunicativas específicas, lo que podría proporcionar información sobre la "dualidad de los patrones" —un fenómeno lingüístico en el que elementos simples se combinan para transmitir significados complejos que antes se creían exclusivos del lenguaje humano.
Vídeo: El lenguaje secreto de los cachalotes decodificado. Crédito: MIT CSAIL
Extraterrestres entre nosotros
"Uno de los intrigantes aspectos de nuestra investigación es que es paralelo al hipotético escenario del contacto con especies extraterrestres. Se trata de comprender una especie con un entorno y protocolos de comunicación completamente diferentes, donde sus interacciones son claramente diferentes de las normas humanas", dice Pratyusha Sharma, estudiante de doctorado del MIT en EECS, filial de CSAIL y autora principal del estudio.
"Estamos explorando cómo interpretar las unidades básicas de significado en su comunicación. No se trata sólo de enseñar a los animales un subconjunto del lenguaje humano, sino de decodificar un sistema de comunicación evolucionado naturalmente dentro de sus limitaciones biológicas y ambientales únicas. Esencialmente, nuestro trabajo podría sentar las bases para descifrar cómo podría comunicarse una 'civilización alienígena', proporcionando información sobre la creación de algoritmos o sistemas para comprender formas de comunicación completamente desconocidas".
"Muchas especies animales tienen repertorios de varias señales distintas, pero apenas estamos comenzando a descubrir hasta qué punto combinan estas señales para crear nuevos mensajes", dice Robert Seyfarth, profesor emérito de psicología de la Universidad de Pensilvania que no participó en la investigación.
"Los científicos están particularmente interesados en saber si las combinaciones de señales varían según el contexto social o ecológico en el que se dan, y en qué medida las combinaciones de señales siguen 'reglas' discernibles que son reconocidas por los oyentes. El problema es especialmente complicado en el caso de los mamíferos marinos, porque los científicos normalmente no pueden ver a sus sujetos ni identificar con todo detalle el contexto de la comunicación".
"No obstante, este artículo ofrece nuevos y tentadores detalles sobre las combinaciones de llamadas y las reglas que subyacen a ellas en los cachalotes".
La investigación se ha publicado en Nature Communications: Contextual and combinatorial structure in sperm whale vocalisations
