I moscerini della frutta: così piccoli e così intelligenti
Può il cervello di un moscerino della frutta condividere alcune caratteristiche con il cervello umano? D’istinto rideremmo di questa idea: dopo tutto si sta paragonando un cervello umano evoluto con quello di un insetto minuscolo. Tuttavia, in realtà non conta la dimensione poiché i cervelli animali operano in modo analogo. Di recente, uno studio sostenuto dal progetto HBP SGA3, finanziato dall’UE, ha fornito ulteriori prove a favore di tale tesi. Lo studio, pubblicato sulla rivista «Nature», dimostra che i moscerini della frutta (Drosophila melanogaster) siano dotati di capacità cognitive più avanzate rispetto a quanto ritenuto in passato da alcuni scienziati. I ricercatori hanno scoperto che i moscerini della frutta sono in grado di esercitare attenzione, memoria di lavoro e consapevolezza cosciente, tutte capacità normalmente associate ai mammiferi. Mediante la combinazione del comportamento basato sulla realtà virtuale con manipolazioni neurogenetiche e immaginografia cerebrale in vivo, i ricercatori hanno osservato la formazione, la distraibilità e l’eventuale affievolirsi di una traccia mnemonica nel cervello dei moscerini della frutta. «Nonostante l’assenza di un’evidente somiglianza anatomica, questa ricerca verte sul funzionamento cognitivo quotidiano, ovvero a cosa prestiamo attenzione e in che modo lo facciamo», osserva l’autore senior dello studio, il prof. Ralph Greenspan dell’istituto Kavli per il cervello e la mente (KIBM) presso l’Università della California, a San Diego, in un articolo pubblicato sul sito web dell’università. «Dato che tutti i tipi di cervello sono il risultato di un’evoluzione da un antenato comune, è possibile rilevare alcune corrispondenze tra le regioni cerebrali di moscerini e mammiferi sulla base di caratteristiche molecolari e della modalità di archiviazione dei ricordi.»
Nell’arena della realtà virtuale
Per esaminare il comportamento dei moscerini della frutta, i ricercatori hanno realizzato un ambiente virtuale immersivo costituito da un’arena panoramica per fornire una stimolazione visiva e da un laser a infrarossi che serviva da stimolo di calore avversivo. I moscerini erano legati, ma in grado di sbattere liberamente le ali. Ai moscerini era data l’illusione di volare senza alcun vincolo grazie alla realtà virtuale in costante aggiornamento tramite l’uso di videocamere di visione artificiale in tempo reale che seguivano i movimenti delle ali dei moscerini. I ricercatori si sono avvalsi di attività di condizionamento per cui i moscerini potevano sia allontanarsi da un’immagine correlata a uno stimolo di calore indesiderato (una T verticale) che avvicinarsi a un’altra immagine non associata al calore (una T capovolta). Sono stati provati due tipi di condizionamento: il condizionamento ritardato e il condizionamento delle tracce. Durante il condizionamento ritardato, la stimolazione visiva si sovrapponeva nel tempo e terminava con il calore, mentre nel condizionamento delle tracce, il calore era emesso 5-20 secondi dopo avere mostrato e rimosso lo stimolo visivo. Nel tempo di intervento, i moscerini conservavano una traccia dello stimolo visivo nel proprio cervello. Il monitoraggio in tempo reale dell’attività del calcio ha permesso al gruppo di registrare la formazione e la durata dei ricordi viventi dei moscerini. Quando veniva inserita una distrazione sotto forma di un delicato soffio di aria, la memoria visiva si affievoliva più rapidamente nel cervello dei moscerini. «Questo lavoro dimostra non solo che i moscerini sono in grado di eseguire questa forma superiore di condizionamento delle tracce e che l’apprendimento è distraibile proprio come avviene nei mammiferi e negli esseri umani, ma anche che l’attività neurale alla base dell’attenzione e della memoria di lavoro nei moscerini assomiglia molto a quella dei mammiferi», afferma il primo autore dello studio, il dott. Dhruv Grover, sempre proveniente dall’istituto KIBM. «Questo lavoro evidenzia che i moscerini della frutta potrebbero fungere da modello efficace per lo studio di funzioni cognitive superiori. In parole povere, l’effettiva intelligenza dei moscerini continuerà a stupirci.» Il progetto HBP SGA3 (Human Brain Project Specific Grant Agreement 3) si concluderà nel 2023. Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto HBP SGA3
Parole chiave
HBP SGA3, cervello, moscerino, moscerino della frutta, mammifero, memoria, condizionamento
