martedì , 17 luglio 2018
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Api sopra i telaini

Capire come funziona il cervello umano osservando le api. Uno studio italo-britannico

«Pensare alle api in una colonia come ai neuroni in un cervello può aiutare alla comprensione dei meccanismi alla base del comportamento umano». A rivelarlo è lo studio “Psychophysical Laws and the Superorganism” pubblicato su Scientific Reports  da Andreagiovanni Reina, Thomas Bose e James A. R. Marshall del Department of computer science dell’università di Sheffield e da Vito Trianni dell’ Istituto di scienze e tecnologie della cognizione del Consiglio nazionale delle ricerche (Istc-Cnr).

Trianni spiega che «Uno sciame di api può essere considerato un super-organismo composto da migliaia di insetti che rispondono all’unisono a stimoli esterni, come i neuroni del cervello reagiscono alle sollecitazioni che provengono dall’ambiente. 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 le micro interazioni alla base dei meccanismi generali del comportamento umano e non».

Il punto di partenza dello studio italo-britannico è un modello matematico della sciamatura: «Le api  – evidenzia Trianni – decidono collettivamente il luogo dove costruire l’alveare e per raggiungere questo obiettivo 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 i processi decisionali tra più alternative».

Quindi, studiare le api semplifica l’analisi dei processi neuronali.  Il ricercatore dell“Istc-Cnr  aggiunge: «Le api sono un modello utile per rivelare dinamiche neurali, dato che l’osservazione del comportamento delle api durante la sciamatura è molto più semplice dell’osservazione del comportamento dei neuroni durante un processo decisionale».

All’università di Sheffield evidenziano che «Lo studio ci aiuta anche a capire meglio e ad esplorare le leggi del cervello, tra cui la legge di Pieron, la legge di Hicks e la legge di Weber. La legge di Pieron è la legge che suggerisce che il cervello è più veloce a prendere decisioni quando le due opzioni su cui decidere sono di alta qualità. Il cervello è più lento quando le due opzioni sono di qualità inferiore». Durante lo studio è emerso che «La colonia di api è più veloce a prendere una decisione tra due siti di nidificazione di alta qualità rispetto a due siti di nidificazione di bassa qualità». Allo stesso modo, la legge di Hick rileva che il cervello è più lento a prendere decisioni quando aumenta il numero di opzioni alternative. In questo studio, gli scienziati italiani e britannici  hanno scoperto che «La colonia di api era più lenta a prendere decisioni quando il numero di siti di nidificazione alternativi aumentava».

I ricercatori hanno anche confrontato le colonie di api con i neuroni del cervello rispetto alla legge di Weber, secondo la quale che il cervello è in grado di selezionare l’opzione di migliore qualità quando c’è una minima differenza tra le qualità delle opzioni. Lo studio è arrivato alla conclusione che «La differenza minima è piccola per le qualità basse e grande per le qualità elevate:  esiste una relazione lineare tra qualità e differenza minima». E’ stato così scoperto che la colonia di api «segue la stessa relazione lineare della differenza di qualità minima tra i siti di nidificazione e la loro qualità media» Trianni conferma: «Una delle tre leggi della psicofisica analizzate nello studio è la legge di Weber che spiega come si percepiscono le differenze tra due stimoli: per capire tra due mele quale sia la più pesante, occorre che la differenza di peso sia superiore a 10 g circa, la stessa differenza di 10g non è però sufficiente a distinguere il più pesante tra due meloni. La causa è che i meloni sono in generale 10 volte più pesanti delle mele, e quindi la differenza minima di peso per distinguere il frutto più pesante deve essere dieci volte maggiore.

Lo studio pubblicato su  Scientific Reports  mostra quindi «come nei super-organismi si possono riscontrare dei processi decisionali che rispettano le stesse leggi seguite da tutti gli organismi: le leggi della psicofisica. Ad oggi queste leggi non sono più una peculiarità esclusiva del cervello, ma sono piuttosto dei meccanismi generali che trascendono la fisiologia specifica di un (super-) organismo».

Reina, ricercatore in robotica collettiva a Sheffield, conclude: «Questo studio è eccitante perché suggerisce che quando prendono decisioni collettive le colonie di api applicano le stesse leggi del cervello. Lo studio supporta anche la visione delle colonie di api come simili a organismi completi o meglio a superorganismi, composti da un gran numero di individui completamente sviluppati e autonomi che interagiscono tra loro per produrre una risposta collettiva. Tenendo presente questo punto di vista, è possibile tracciare paralleli tra le api in una colonia e i neuroni di un cervello, aiutandoci a comprendere e identificare i meccanismi generali alla base delle leggi della psicofisica, che alla fine possono portare a una migliore comprensione del cervello umano. Trovare somiglianze tra il comportamento delle colonie di api e dei neuroni del cervello è utile perché il comportamento delle api nella selezione di un nido è più semplice di quello di studiare i neuroni in un cervello che prende decisioni».

www.greenreport.it

Articolo pubblicato sulla rivista Apicultura sin Fronteras – n.96 – mayo de 2018

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