Une bactérie nage vers de la nourriture. Un signal chimique la guide, mais à chaque mouvement, le signal change. Une boucle se forme : sensation — action — nouvelle sensation. Les auteurs de l'étude ont transformé cette boucle en une grandeur mesurable.

Ils ont appliqué une idée issue de la théorie de l'information : on peut calculer combien de bits (unités d'information) circulent des organes sensoriels vers les commandes motrices, et inversement. Le premier flux a été qualifié de réactif — c'est la réponse classique à un stimulus. Le second, actif : ici, c'est le mouvement lui-même qui façonne les sensations futures, comme lorsque nous tournons la tête pour mieux voir un objet.

Les chercheurs ont construit un modèle simple où ces deux flux peuvent être ajustés. Le modèle a montré que si le flux actif est trop faible, l'organisme devient un capteur passif et n'explore pas son environnement. S'il est trop fort, il ignore les signaux importants. L'optimum se situe quelque part entre les deux, et il varie selon les tâches. Chez les bactéries, par exemple, la part réactive domine : elles suivent principalement le gradient de la substance chimique. Chez les mouches qui cherchent une odeur, la stratégie change selon qu'elles sont proches ou éloignées de la source.

L'échange bidirectionnel d'information entre sensation et mouvement est une caractéristique commune à tous les navigateurs, des plus simples aux artificiels. En mesurant cet échange, on peut non seulement prédire le succès de la recherche, mais aussi comprendre quelle stratégie l'agent utilise, sans avoir à inspecter son « cerveau ». Ainsi, la boucle qui commence avec une bactérie qui nage devient une clé pour comprendre le comportement de tout chercheur.