不定詞の解釈についてです

Isolated ants may have walked themselves to death in the study.
が主語と動詞のある文章であるならば、
主語は「isolated ants」で動詞は「may have walked」となりますので、
おっしゃっている和訳に近い
「その研究では、孤立した蟻は死に至るまで歩行した。」
となります。
この英文から
「孤立したアリが自ら歩いて死んだ可能性のある研究」という体言止め（文章ではない）にはならないでしょうし、「自ら歩いて」という部分もそういう意味で walk oneself と言っているのではなく、直訳すると「自らを歩ませた」＝つまり「何かにつられるように歩み続けた」ということだと思います。