Un passo nella direzione giusta per capire come funziona l’orientamento

La maggior parte delle specie animali, compresi gli esseri umani, fa affidamento sulla capacità di orientarsi nel proprio ambiente. La sopravvivenza infatti spesso dipende da questa capacità, così come la ricerca di cibo.

Per orientarsi in modo efficace è necessario saper associare informazioni provenienti da fonti diverse (integrazione multimodale). Per questo motivo, spesso l’orientamento è considerato indicatore di un funzionamento cognitivo di alto livello, poiché implica capacità di analisi, confronto e giudizio per ottenere le migliori strategie, oltre alla capacità di imparare e ricordare.

La ricerca indica tuttavia che un comportamento di navigazione complesso potrebbe non richiedere le capacità cerebrali ritenute necessarie in precedenza. Il progetto ANT NAVIGATION, finanziato dall’UE, ha studiato questa ipotesi per mezzo di un’attenta osservazione delle formiche. Secondo il dott. Paul Graham, coordinatore della ricerca, il vantaggio di studiare le formiche è stato proprio questo, “poiché gli insetti si sono evoluti con risorse neuronali limitate, essi dimostrano le strategie economiche per mezzo delle quali si possono risolvere i problemi.” Pertanto, una conoscenza più precisa di come funziona il senso dell’orientamento degli insetti, potrebbe fornire informazioni sui modi economici per mezzo dei quali il cervello elabora e usa le informazioni in generale, anche negli esseri umani.

Integrazione multi-modale nell’orientamento della formica foraggiatrice del deserto

Il dott. Graham e il suo team hanno studiato dettagliatamente il comportamento della formica foraggiatrice del deserto nella Spagna meridionale e in Tunisia. In primo luogo – ha spiegato – perché le foraggiatrici “nella loro vita fanno poche cose oltre a orientarsi”. In secondo luogo, queste formiche sono solitarie e quindi non fanno affidamento su informazioni sociali come le tracce chimiche. Oltre al fatto che, tanto per cominciare, il panorama del deserto offre poco in termini di informazioni visive, tutti e due questi tratti offrono un’opportunità unica per studiare le tecniche di navigazione.

Poiché le formiche del deserto cercano il cibo, tradizionalmente si credeva che la principale strategia di navigazione che permetteva loro di ritornare al punto di partenza (di solito il nido) fosse l’integrazione del percorso (Path Integration). Questo metodo era ritenuto simile alla tecnica marittima per orientarsi, ovvero di aggiornare continuamente la distanza da un punto di partenza con la direzione del viaggio. Questa tecnica è stata dimostrata in passato per mezzo di esperimenti che manipolano l’apparenza del sole, per alterare la percezione della direzione, o che allungano le zampe delle formiche, facendogli superare il punto di ritorno (ad es. il nido).

Uno dei contributi del progetto ANT NAVIGATION è stato l’attento rilevamento dei movimenti delle formiche. “Siamo stati tra i primi gruppi a registrare non solo i percorsi seguiti dalle formiche, ma anche la velocità delle formiche quando erano guidate dall’integrazione del percorso e nelle prime fasi dell’apprendimento di altre informazioni ambientali. Era un compito semplice, ma non era mai stato fatto prima,” spiega il dott. Graham.

Rilevando la velocità delle formiche, il progetto ha potuto suggerire che le formiche seguono una regola incorporata. Questa regola associa la velocità all’importanza di un luogo, quindi le formiche si danno il tempo necessario per assimilare informazioni visive di qualità più alta nei luoghi particolarmente importanti. Come ha fatto notare il dott. Graham, “É interessante perché mostra in che modo le formiche equilibrano i meriti relativi di fonti diverse di informazioni senza dover “pensare” al valore di questa informazione.”

Conoscenze condivise per un grande passo avanti

Alla domanda di quale sia l’impatto del progetto ANT NAVIGATION, il dott. Graham risponde sottolineando che una migliore comprensione del calcolo che comportano le strategie di navigazione degli insetti, può aiutare a progettare meglio piccoli robot autonomi che potrebbero un giorno imitare il comportamento degli insetti. “Lavoriamo a stretto contatto con gli ingegneri in modo che le informazioni dei nostri studi biologici possano essere tradotte in robotica,” spiega.

Le scienze biologiche hanno imparato molto su come funzionano gli organismi mediante lo studio dei cosiddetti “sistemi modello”, come le mosche e i topi. Inoltre, alcune abilità funzionali specialistiche degli animali sono state studiate intensamente, come per esempio la navigazione visuale delle formiche del deserto.

Per portare la scienza al livello successivo, il dott. Graham pone l’accento sull’esigenza di una sintesi tra la scienza del comportamento e le conoscenze nel campo della neuroscienza. Spiega che, “Speriamo di essere presto in grado di manipolare i circuiti neurali delle formiche in grado di orientarsi e di collegare i nostri risultati con conoscenze dettagliate dei principali circuiti neurali delle mosche. Questo sarà un grande passo avanti per la neuroscienza e fa sperare nella possibilità in futuro di piccoli robot davvero autonomi, che potrebbero essere utili per applicazioni come la sorveglianza in seguito a un disastro e il monitoraggio agricolo.”

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