I cervelli dei pipistrelli predicono la loro prossima mossa durante il volo

Per gentile concessione dell'Organizzazione per la conservazione dei pipistrelli; Foto: Fotografia di Steve Gettle

Più di mille specie utilizzano l'ecolocalizzazione, ma dopo milioni di anni di evoluzione, il cervello dei pipistrelli è particolarmente ben ottimizzato per la navigazione.

Una nuova carta uscito oggi in Scienza suggerisce che mentre i pipistrelli volano, speciali neuroni noti come cellule del luogo, situati nel loro ippocampo, una parte del cervello che controlla la memoria, li aiuta a elaborare le informazioni chiave di navigazione sulla loro posizione non solo nel momento ma anche nel passato e nel futuro.

La scoperta è piuttosto intuitiva, perché noi, almeno come esseri umani, abbiamo la capacità di pensare a dove saremo o a dove siamo stati, dice Nicholas Dotson , uno scienziato del progetto presso il Salk Institute e l'autore principale dello studio.

Utilizzando una combinazione di data logger neurali wireless e un sistema di tracciamento del movimento composto da 16 telecamere, Dotson e il suo coautore Michael Yartsev, un professore di neurobiologia e ingegneria alla UC Berkeley, ha osservato sei pipistrelli della frutta egiziani in due esperimenti destinati a registrare esplosioni di attività neurale.

Mentre alcuni dei pipistrelli hanno esplorato casualmente una stanza ricoperta di schiuma nera per ridurre al minimo i riverberi acustici, ad altri è stato affidato un compito di foraggiamento che ha coinvolto alimentatori interni e una creatura fortunata è stata persino testata in entrambi gli ambienti.

Attraverso alcuni marcatori attaccati alle teste dei pipistrelli e un microdrive che è stato impiantato nei loro cervelli, il team è stato in grado di vedere piccoli cambiamenti temporali nell'attività neurale e registrare come i pipistrelli interagivano con nuovi bit di informazioni spaziali.

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Hanno scoperto che sia nell'esplorazione casuale che durante la navigazione diretta all'obiettivo, come nell'attività di foraggiamento, i pipistrelli hanno mantenuto una memoria spaziale dettagliata sia dell'ambiente che dei percorsi che hanno percorso. Le prove hanno anche rivelato che anche i pipistrelli hanno una consapevolezza spaziale delle loro posizioni future.

Abbiamo neuroni che si attivano tutti contemporaneamente, ma rappresentano parti diverse di un percorso più ampio, afferma Dotson. Quindi rappresenta il passato, il presente e il futuro, non solo in questo momento.

Essere in grado di tracciare la loro posizione nel tempo con questo sistema GPS naturale è uno dei più grandi strumenti di sopravvivenza dei pipistrelli, aiutandoli a localizzare il cibo ed eludere i predatori.

Specie diverse possono valutare la rilevanza delle esperienze passate, presenti e future in modi diversi, osserva lo studio. In uno scenario di sopravvivenza come le scimmie che saltano tra i rami degli alberi o gli esseri umani che guidano un'auto o sciano in discesa ad alta velocità, ad esempio, le informazioni future possono essere più importanti per la sopravvivenza.

Il pipistrello deve pianificare sia localmente nel tempo, sia nel futuro, per avere successo nei suoi comportamenti di caccia, afferma Melville Wohlgemuth, ricercatore presso il Batlab dell'Università dell'Arizona. Questi sono processi cerebrali rilevanti anche per le nostre vite.

L'esame di specie diverse dalla nostra è stato a lungo un segno distintivo delle neuroscienze e lo studio dell'ippocampo dei pipistrelli potrebbe fornire agli scienziati maggiori informazioni su come determinate malattie colpiscono il nostro cervello.

Ad esempio, saperne di più sui pipistrelli potrebbe cambiare il modo in cui vediamo l'Alzheimer, un disturbo cerebrale che distrugge lentamente le funzioni cognitive e la memoria. I malati di Alzheimer hanno difficoltà a navigare intuitivamente nuovi percorsi o nuove posizioni, anche quando li hanno incontrati alcune volte.

Questa storia è stata aggiornata l'8 luglio per chiarire che i pipistrelli si sono evoluti milioni di anni fa.

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