10.02.2005
Il cervello degli uccelli
Sarebbe più complesso e meno primitivo di quanto si riteneva in passato 

A differenza di quello che si pensa, gli uccelli non sono stupidi e il loro cervello non è così primitivo. Dunque, secondo un gruppo internazionale di esperti, sarebbe giusto che il mondo della nomenclatura scientifica mettesse a punto una nuova mappa del cervello aviario che rispecchi la sua vera struttura.
Il sistema attuale, risalente a cento anni fa, suggerisce che il cervello di un uccello sia composto principalmente da gangli basali e che quest'area controlli funzioni cerebrali primitive e il comportamento istintivo. In effetti, nessuna delle due cose è vera: il cervello degli uccelli - afferma Erich Jarvis della Duke University di Durham nel North Carolina, che ha condotto lo studio - assomiglia da vicino a quello umano, e comunque le cosiddette regioni "primitive" sono in realtà sofisticate e analoghe a quelle dei mammiferi.
Jarvis, che ha studiato come gli uccelli apprendono a cantare o a imitare il linguaggio umano, sostiene che il loro comportamento può essere sorprendentemente complesso: possono utilizzare strumenti, comporre nuovi canti e persino imparare a contare o a mentire. In un articolo pubblicato a febbraio sulla rivista "Nature Reviews Neuroscience", Jarvis e altri 28 neuroscienziati sottolineano che scoperte recenti e significative hanno rivelato come le capacità cognitive degli uccelli siano molto simili a quelle dei mammiferi e che, pertanto, la terminologia associata con le loro strutture cerebrali andrebbe aggiornata.



07.09.2004
La lingua dei pappagalli
L'articolazione della lingua genera differenti suoni vocali 

Con uno studio che fa nuova luce sui meccanismi della comunicazione vocale animale, alcuni ricercatori hanno dimostrato che i pappagalli sono in grado di modificare il suono delle proprie vocalizzazioni, articolando la propria lingua. Che la posizione della lingua fosse un meccanismo fondamentale nel linguaggio umano era ben noto, ma pochi avevano mostrato che meccanismi simili possono dar forma alle vocalizzazioni anche in altre specie.
Negli esseri umani, il linguaggio vocale è prodotto da un sistema a due componenti: una sorgente sonora (come le corde vocali vibranti) e un cosiddetto filtro (tratto vocale), che è formato dalle risonanze acustiche delle cavità orali e nasali. Le caratteristiche di queste ultime possono essere modificate con movimenti di articolazione, per esempio muovendo la lingua, che danno origine a suoni differenti. Anche se gli uccelli e gli uomini condividono la capacità di produrre vocalizzazioni molto complesse, si riteneva finora che la maggior parte della complessità vocale degli uccelli avesse origine solo dalla sorgente sonora vocale, la siringe, e che il ruolo degli articolatori del tratto vocale, così importanti negli uomini, fosse solo sussidiario, anche se era stato ipotizzato che i pappagalli, con la loro lingua molto mobile, potessero costituire un'eccezione.
Gabriël Beckers e colleghi dell'Università dell'Indiana hanno scoperto che in effetti i movimenti della lingua dei parrocchetti monaci (Myiopsitta monachus) provocano cambiamenti nelle frequenze e nelle ampiezze dei suoni che costituiscono il linguaggio vocale. Queste osservazioni suggeriscono che l'articolazione della lingua sia alla base della ben nota capacità dei pappagalli di imitare il linguaggio umano.

Gabriël J.L. Beckers, Brian S. Nelson, Roderick A. Suthers, “Vocal-Tract Filtering by Lingual Articulation in a Parrot”. Current Biology, vol. 14, n. 7 (7 settembre 2004), pp. 1592-1597.



24.11.2004
Animali irrazionali?
Forse i comportamenti osservati sono viziati dalla natura degli esperimenti 

Gli animali che vivono allo stato selvatico si trovano costantemente di fronte a decisioni che riguardano il luogo dove nidificare, la scelta del compagno o l'approvvigionamento di cibo. I principali modelli di scelta, sia nel campo della biologia che in quello dell'economia, prevedono che le preferenze siano razionali, o consistenti a seconda del contesto, in quanto motivate dall'interesse o, nel caso degli animali, dal successo riproduttivo. Molti studi indicano che, quando si tratta di prendere decisioni, gli esseri umani spesso seguono scorciatoie, usando euristiche cognitive che possono condurre a decisioni economicamente irrazionali. E alcuni scienziati affermano di aver osservato lo stesso fenomeno anche nel comportamento degli animali.
In uno studio pubblicato sulla rivista "PLoS Biology", Cynthia Schuck-Paim, Lorena Pompilio e Alex Kacelnik dell'Università di Oxford si sono chiesti se le decisioni irrazionali osservate negli animali fossero davvero tali. Gli autori hanno ipotizzato che queste presunte "violazioni della razionalità" dipendessero da eventuali differenze nello stato fisiologico degli animali "imposte" dalla progettazione dell'esperimento e non da vere scelte irrazionali.
Per verificare l'ipotesi, i ricercatori hanno addestrato alcuni storni europei a scegliere fra due ricche fonti di cibo e due "esche" più povere, in differenti contesti. Gli autori hanno dimostrato che l'introduzione delle esche produce una preferenza "irrazionale" solo quando le esche hanno un qualche effetto sul consumo di cibo, suggerendo che la scelta sia dovuta allo stato energetico degli uccelli e non a meccaniche cognitive simili a quelle usate per spiegare l'irrazionalità nei soggetti umani.
Concludendo, Schuck-Paim e colleghi ritengono che gli esperimenti che si appropriano di idee di altre discipline possono introdurre effetti fuorvianti. Quando mettono alla prova concetti formulati in ambienti non biologici, i ricercatori dovrebbero analizzare con maggiore attenzione le cause alla base dei comportamenti animali osservati.

C. Schuck-Paim, L. Pompilio, A. Kacelnik, "State-Dependent Decisions Cause Apparent Violations of Rationality in Animal Choice". PLoS Biol 2 (12): e402 (2004).



15.12.2004
Come i fringuelli imparano a cantare
Individui della stessa specie possono seguire strategie differenti 

Di tutti gli animali del mondo, soltanto gli esseri umani, alcuni tipi di uccelli e forse alcuni delfini e balene apprendono i suoni che usano per comunicare con gli altri mediante un processo di ascolto, imitazione e pratica. Tutti gli altri, compresi i primati non umani, sviluppano normalmente questi suoni in assenza di modelli esterni.
Ora un gruppo di scienziati della Rockefeller University di New York ha scoperto che i diamanti mandarini, uccelli canori nativi dell'Australia, usano strategie simili a quelle dei neonati umani per apprendere i propri canti. Alcuni fringuelli si concentrano sul migliorare singole componenti del canto, le cosiddette "sillabe", mentre altri si esercitano su schemi più lunghi chiamati "motivi". La scelta della strategia, o della combinazione di strategie, sembra dipendere da quello che fanno i loro fratelli. Col tempo, però, tutti riescono a eseguire lo stesso canto da adulti.
Lo studio, descritto in un articolo pubblicato online sulla rivista "Proceedings of the National Academy of Sciences", è il primo a mostrare un'influenza sociale sul modo in cui gli uccelli imparano i loro canti, analizzando l'apprendimento di uccelli mantenuti in gruppi familiari anziché in camere di isolamento. Gli autori mostrano inoltre che singoli uccelli della stessa specie possono seguire strategie differenti per ottenere lo stesso risultato finale. Finora, gli scienziati pensavano che il processo di apprendimento vocale negli uccelli consistesse principalmente nell'inserimento di dettagli all'interno di un programma di sviluppo pre-esistente. Se così fosse, questo programma - almeno nei diamanti mandarini - deve essere molto flessibile.



21.08.2003
Come gli uccelli riconoscono i canti
I neuroni rispondono ai canti sia individualmente sia come popolazione 

Ricercatori dell’Università di Chicago stanno studiando gli storni europei per cercare di scoprire come gli uccelli sono in grado di riconoscere i canti e i richiami. Lo studio ha permesso di gettare nuova luce sui processi con cui il cervello impara, riconosce e ricorda suoni complessi a livello cellulare. In un articolo pubblicato sulla rivista “Nature”, gli scienziati mostrano come i canti che gli uccelli hanno imparato a riconoscere inneschino risposte sia nei neuroni individuali sia nelle popolazioni di cellule del loro cervello.
“Abbiamo scoperto – afferma Daniel Margoliash, docente di biologia e di psicologia e co-autore dello studio – che le cellule in una parte del cervello vengono alterate in modo significativo dal processo di apprendimento. Man mano che gli uccelli imparano a riconoscere determinati canti, le cellule di quest’area diventano sensibili a particolari schemi sonori od oggetti auditivi che fanno parte del canto memorizzato, senza invece manifestare la stessa sensibilità di fronte agli schemi dei canti non familiari. Cellule specifiche del cervello si ‘sintonizzano’ in rapporto a ciò che l’uccello sta imparando”.
Come il cervello percepisce e interpreta gli stimoli dal mondo esterno è una questione fondamentale nel campo delle neuroscienze. Esistono molti tipi di sistemi mnemonici nel cervello: i ricordi di parole, suoni di voci o schemi musicali sono componenti importanti dell’esperienza umana giornaliera e sono essenziali per la normale comunicazione, “eppure – spiega Margoliash – sappiamo ben poco di come questi ricordi si formano nel cervello e di come vengono riutilizzati”.
I canti degli uccelli costituiscono un ottimo banco di studio: gli esperti sono spesso in grado di riconoscere moltissime specie di uccelli soltanto dal loro richiamo. E per gli animali riconoscere correttamente i canti, spesso fino al punto di identificare i singoli esemplari, è essenziale per il successo dell’accoppiamento.
Il principale autore dello studio, il biologo Timothy Gentner, ha avuto l’idea di studiare questa capacità addestrando in laboratorio alcuni uccelli a riconoscere canti specifici. Gli uccelli sono stati addestrati a premere differenti bottoni su un piccolo pannello metallico a seconda del canto che veniva fatto loro udire. In caso di risposta corretta, gli animali venivano premiati con del cibo. I risultati suggeriscono che gli storni imparano a riconoscere i diversi canti dai singoli pezzi (“motivi”) che li formano. Anche uno o due motivi familiari all’interno di un canto altrimenti sconosciuto erano sufficienti a innescare il riconoscimento.
Per esaminare i meccanismi neurali coinvolti con la memoria uditiva, Gentner e Margoliash hanno poi misurato gli impulsi elettrici dai singoli neuroni nell’area uditiva del cervello, nota come cmHV, quando agli uccelli veniva fatto ascoltare un canto ben noto, un canto del tutto nuovo o un suono sintetico come rumore bianco. Come popolazione, le cellule del cervello rispondevano in modo più forte ai canti che gli uccelli avevano già imparato a riconoscere. Singolarmente, la maggioranza dei neuroni rispondeva ciascuno a un solo canto, e quasi tutti (il 93 per cento) rispondevano a un motivo che faceva parte dei canti già appresi.



07.04.2004
Anche negli uccelli c'è il gene del linguaggio
I geni FoxP2 degli umani e degli uccelli sono identici al 98 per cento 

Un team di neurobiologi ha scoperto che nel meccanismo di apprendimento dei canti degli uccelli è presente una versione quasi identica di un gene la cui mutazione produce negli esseri umani un deficit ereditario del linguaggio. Lo studio, pubblicato sul numero del 31 marzo 2004 della rivista "Journal of Neuroscience", è stato condotto da Erich Jarvis del Medical Center della Duke University, da Constance Scharff del Max-Planck-Institut di genetica molecolare e da altri colleghi. La scoperta potrebbe aiutare a comprendere come i geni contribuiscono all'architettura e alle funzioni dei circuiti cerebrali responsabili del canto negli uccelli.
Secondo Jarvis, la ricerca del gene (FoxP2) è cominciata dopo che altri ricercatori avevano scoperto che la sua versione umana era responsabile di un deficit della produzione del linguaggio. "Negli uomini - spiega lo scienziato - la mutazione provoca una disfunzione molto specifica. I pazienti colpiti presentano una coordinazione motoria del tutto normale, ma non sono in grado di pronunciare correttamente le parole o di metterle insieme in frasi grammaticalmente corrette. Inoltre, hanno problemi a comprendere il linguaggio complesso".
Quando i genetisti hanno confrontato le sequenze di DNA del normale gene umano FoxP2 con primati non umani e altre specie, hanno scoperto che gli esseri umani possiedono una specifica variazione che non esiste in nessun altro mammifero. "Tuttavia, - continua Jarvis - poiché il canto degli uccelli è un comportamento vocale appreso proprio come il linguaggio, abbiamo deciso di guardare se gli uccelli canterini possedevano una versione con la stessa variazione".
Jarvis, Scharff e colleghi hanno confermato che anche gli uccelli possiedono il gene FoxP2. Ma anche se è quasi identico a quello dell'uomo (al 98 per cento), il gene degli uccelli non presenta la variazione specifica caratteristica degli esseri umani. "Pertanto, - conclude Jarvis - questa mutazione specifica dell'uomo non è necessaria per l'apprendimento vocale, almeno negli uccelli. O forse nel gene degli uccelli c'è un'altra variazione che conduce a sua volta all'apprendimento vocale".