Sciami di api e cervello

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V. Trianni   30-04-2018    Leggi in PDF
Credits: Photographs by JarrahTree. commons.wikimedia.org

Pensare alle api in una colonia come ai neuroni in un cervello può aiutare alla comprensione dei meccanismi alla base del comportamento umano. Una colonia di api può essere considerata come un super-organismo composto da migliaia di insetti che rispondono all'unisono a stimoli esterni, proprio come le cellule di un organismo e i neuroni del cervello rispondono alle tante sollecitazioni che provengono dall'ambiente. In un recente studio condotto dall'Università di Sheffield e dall'Istituto di Scienze e Tecnologie della Cognizione (ISTC ) del CNR si mostra come le colonie di api potrebbero rispondere a stimoli esterni in maniera molto simile a come fanno organismi con maggiori capacità cognitive, inclusi gli esseri umani. Questa somiglianza permette di tracciare precise corrispondenze tra le interazioni tra api responsabili del comportamento del super-organismo e i meccanismi neurali alla base della cognizione, e quindi di identificare dei meccanismi generali alla base del comportamento umano e non.

Il punto di partenza dello studio pubblicato sui Scientific Reports della rivista Nature è un modello matematico della sciamatura, ovvero di come le api decidono collettivamente il miglior luogo dove costruire il loro alveare. Per raggiungere questo obiettivo, le api fanno uso di segnali complessi che permettono di attrarre altre api verso nidi di qualità elevata, o di inibire il reclutamento per alternative di bassa qualità. Questi segnali sono simili a quelli trasmessi tra popolazioni di neuroni durante processi decisionali tra più alternative. Tuttavia, fino a oggi questa corrispondenza rimaneva nel rango delle metafore, e nessuna proprietà riscontrata a livello neurale era stata anche osservata a livello del super-organismo. Il nuovo studio invece dimostra come anche nei super-organismi si possono riscontrare dei processi decisionali che rispettano le stesse leggi seguite da tutti gli altri organismi, ovvero le leggi della psicofisica.  Un esempio è la legge di Weber, che spiega come percepiamo le differenze tra due stimoli. Per esempio, riusciamo a capire quale sia la più pesante tra due mele se la differenza di peso è superiore a 10 g circa. La stessa differenza di 10 g non è sufficiente a distinguere il più pesante tra due meloni. La causa è che i meloni sono in generale dieci volte più pesanti delle mele, e quindi la differenza minima di peso per distinguere il frutto più pesante deve essere dieci volte maggiore. Questo tipo di relazione è appunto spiegato dalla legge di Weber, una delle tre leggi di psicofisica analizzate in questo recente studio, e riscontrate anche nel modello di decisione di uno sciame di api.

La scoperta che i super-organismi seguono le stesse leggi che segue il cervello è importante, poiché mostra come i meccanismi che generano le leggi della psicofisica non siano una peculiarità esclusiva del cervello, ma siano piuttosto dei meccanismi generali che trascendono la fisiologia specifica di un (super-)organismo. Questo rende le api un “super-organismo modello” molto utile anche per rivelare dinamiche neurali, poichè l’osservazione del comportamento delle api durante la sciamatura è molto più semplice dell’osservazione del comportamento dei neuroni durante un processo decisionale.

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