Collegare la plasticità sinaptica a ricordi migliori e a un apprendimento più veloce nelle api

Nonostante si sappia che la plasticità sinaptica ha una significativa influenza sulle prestazioni cognitive, il rapporto tra le effettive disposizioni sinaptiche (connessioni dei nervi) e le differenze tra gli individui nell’apprendimento e la memoria, non è ancora stato adeguatamente compreso. I ricercatori hanno di recente parlato dell’uso di un compito di discriminazione visiva per esaminare la correlazione tra la densità dei complessi sinaptici (microglomeruli) nel cervello dei bombi, con esperienza visiva, apprendimento visivo e prestazioni della memoria individuali.

Il team ha scoperto che i bombi con una più alta densità dei microglomeruli avevano prestazioni migliori nei compiti di discriminazione visiva e allo stesso modo ricordavano meglio quanto appreso con compiti con colori due giorni dopo l’addestramento.

Collegare la densità sinaptica alla memoria e alla velocità di apprendimento

Basandosi sul lavoro del progetto SPACERADARPOLLINATOR, il team ha descritto su Proceedings of the Royal Society B come, in un esperimento, ai bombi è stato insegnato a distinguere tra dieci fiori artificiali, tutti di colori diversi. Cinque dei fiori artificiali contenevano una desiderabile acqua zuccherata, mentre gli altri cinque avevano una soluzione di chinino amara non desiderabile. Dopo due giorni i bombi sono stati sottoposti a un test per determinare quanto bene fosse stato memorizzato il ricordo di quali fiori contenevano il premio.

Il team ha scoperto che i bombi che avevano una più alta densità dei microglomeruli nella regione collare (per l’associazione visiva), sembravano imparare più in fretta, come dimostrano meno atterraggi in cerca dei fiori artificiali con il premio. Mostravano anche di ricordare meglio il compito con i colori due giorni dopo l’addestramento, e il team suggerisce che per la prima volta è stato dimostrato che i cambiamenti della densità dei microgranuli potrebbero essere indotti mediante l’acquisizione di memoria visiva.

L’incorporazione del loro paradigma di apprendimento con 10 colori ha permesso ai ricercatori di sviluppare gli studi precedenti che avevano usato in genere solo una discriminazione visiva con due colori, risultando in una variazione nelle prestazioni limitata tra individuo e individuo. L’equipe ha in effetti scoperto che i bombi avevano una maggiore densità dei microglomeruli quando erano esposti a molti fiori artificiali colorati rispetto alla mancanza di differenziazione di colori o a solo due colori.

I ricercatori hanno usato una tecnica chiamata immuno-etichettatura di tutto il cervello per misurare la densità dei microglomeruli nella regione collare del bombo, insieme a una microscopia confocale per guardare da vicino il cervello stesso. Sperano che questi risultati possano aiutare a far luce sulla base neurale della cognizione di tutti gli animali, compresi gli esseri umani.

Il ruolo dell’arricchimento ambientale

Studi precedenti hanno dimostrato che la plasticità neurale strutturale e funzionale, insieme a un miglior apprendimento e memoria, è correlata a un aumento della gamma di stimoli ambientali con i quali un animale interagisce. I ricercatori pensano che i loro esperimenti controllati in laboratorio con 10 colori possano aver offerto un tale ambiente arricchito inducendo la riorganizzazione strutturale delle regioni visive del cervello.

Anche se le differenze individuali della densità dei microglomeruli nelle colonie di api potrebbero essere usate come elemento di previsione delle prestazioni di foraggiamento e del comportamento di esplorazione, i ricercatori suggeriscono anche che la naturale variazione delle prestazioni potrebbe esistere come adattamento alle fluttuazioni delle fonti di cibo. Piuttosto che essere semplicemente meno capaci in generale dal punto di vista cognitivo, queste api potrebbero in realtà dare la priorità a soluzioni alternative di sopravvivenza utili alla colonia e non ancora comprese.

Il progetto SPACERADARPOLLINATOR sta sviluppando una tecnologia di rilevazione radar per capire meglio le regole che governano i movimenti delle api, compresi quelli fondamentali per l’esplorazione e lo sfruttamento delle risorse naturali. Il progetto spera di contribuire in definitiva a migliori attività di gestione della salvaguardia.

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