È recente la pubblicazione su Scientific Reports – con il titolo “Psychophysical Laws and the Superorganism”, a cura di Andreagiovanni Reina, Thomas Bose, Vito Trianni, James A. R. Marshall – di un modello matematico che evidenzia nel processo di sciamatura una forte analogia con quei meccanismi neurali che regolano i processi cognitivi dell’uomo
Già abbiamo trattato del fondamentale ruolo delle api in un articolo passato: con il loro semplice volare di fiore in fiore, costituiscono un importante bio-marker nel processo di studio della qualità ambientale.
Avremmo però mai pensato che proprio questi piccoli insetti avrebbero potuto raccontarci i processi mentali che ci permettono di pensare, percepire o ricordare? Che avrebbero potuto, modellizzando i loro operosi meccanismi di azione, spiegarci le regole secondo le quali i neuroni operano nel cervello per determinare la comparsa o meno di comportamenti e secondo cui le cellule possono essere influenzate dalle condizioni ambientali circostanti?
A scoprirlo è stato un team di ricerca dell’Università di Sheffield e dell’Istituto di scienze e tecnologie della cognizione (Istc) del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) con il quale cerchiamo di contestualizzare quanto emerso.
Si parla di “super-organismo”, cosa intendiamo realmente?
L’enfasi dell’espressione non è soltanto letterale, si tratta, infatti, di gruppi di animali – siano questi colonie, sciami o stormi – che, in determinate situazioni, si comportano in maniera coordinata come fossero un unico organismo, sebbene siano formati da individui del tutto autonomi.
“Nel nostro caso – interviene Vito Trianni, co-autore della ricerca – il super-organismo oggetto di studio è quello composto dalle api durante la sciamatura che è in grado di decidere in quale sito spostarsi grazie al comportamento coordinato delle stesse che lo formano”.
Si è parlato di un modello matematico, quale quello che regola le api nella fase di sciamatura?
“Il modello – continua Trianni – rappresenta il comportamento delle api scout, in altre parole le api più anziane (e con più esperienza) che determinano la decisione sul nuovo sito di nidificazione”.
Così funziona: quando alla presenza di un potenziale sito, le api scout ne valutano la qualità e in base a questa decidono se riportare o no l’informazione alle altre api, ritornano nello sciame e con una danza – chiamata “waggle dance” – codificano la posizione della località individuata per far sì che altre api scout siano reclutate e possano valutare loro stesse il sito promosso. Succede così che, le api scout a conoscenza di un luogo appetibile, possano impedire il reclutamento verso altri siti inviando dei segnali speciali in grado di inibire la danza “waggle”.
“Nel modello – precisa il ricercatore – questi comportamenti sono codificati come probabilità di un’ape di scegliere una fra le opzioni disponibili e la decisione è dichiarata presa quando un numero sufficiente di api scout (quorum) viene raggiunto”.
Ora veniamo al punto cardine della scoperta: i meccanismi di reclutamento e d’inibizione che si osservano negli sciami di api sono simili a quelli tra neuroni nel cervello. Quale il parallelismo?
“Anche i neuroni sono caratterizzati da connessioni eccitatorie e inibitorie e durante i processi decisionali sono organizzati in popolazioni che si attivano in maniera coordinata per l’una o l’altra possibilità. Dei paralleli più o meno dettagliati tra neuroni e api erano stati già tracciati, ma questa ricerca per la prima volta trova delle corrispondenze quantitative nel comportamento di due sistemi apparentemente molto differenti tra loro”.
La ricerca dimostra come, nei super-organismi, i processi decisionali rispettino le stesse leggi – quelle della psicofisica – seguite da tutti gli organismi. Tre leggi che legano fra loro intensità degli stimoli, tempo di elaborazione decisionale, numero di alternative disponibili e rispondono ai nomi di Weber, Hick-Hyman e Pieron: tutte rispettate nel modello in precedenza raccontato.
Certo, le predizioni devono essere ora verificate sul campo con esperimenti mirati ma senza dubbio il modello colma e semplifica la complessità che altrimenti non avrebbe reso altrettanto chiari i processi neurali.
“Categorizzazione e apprendimento – conclude Vito Trianni – ad esempio, sono processi cognitivi non del tutto spiegati in termini di dinamiche neurali, trovare dei corrispettivi in un super-organismo potrebbe portare a nuove scoperte e spiegazioni del comportamento umano”.
Prima l’ambiente, ora la mente: quante risposte saprà ancora darci il volo delle nostre piccole api?
