Anche le api comprendono il concetto di zero

In uno studio la dimostrazione che l’ ape europea fa parte delle specie in grado di comprendere l’avanzato concetto numerico di zero. È la prima volta che lo si osserva negli invertebrati

L’uomo non è il solo animale in grado di elaborare concetti numerici. La comprensione della numerosità, dell’ordine di grandezza, di semplici operazioni matematiche come addizioni e sottrazioni è stata dimostrata in molti animali, così come è stata osservata la capacità di rappresentare e interpretare il complesso concetto di “numero zero” in primati, pappagalli e delfini.

Uno studio condotto da Scarlett Howard, ricercatrice della RMIT University di Melbourne (Australia), e colleghi, pubblicato su Science, dimostrerebbe che anche l’ape europea (Apis mellifera) fa parte delle specie animali in grado di comprendere il concetto di zero.

Sebbene considerato intuitivo per gli esseri umani moderni, “zero” è un concetto numerico avanzato, un’abilità matematica che non arriva facilmente. Molte antiche civiltà umane mancavano della piena comprensione del numero zero nei loro sistemi matematici. Quattro sono i livelli cognitivi che ne misurano la comprensione. Il primo livello riguarda la capacità di definire lo zero come “assenza” di stimolo. Il secondo livello riguarda la capacità di contrapporre questa assenza, un “niente”, a “qualcosa”, e il terzo il comprendere il “niente” come un numero presente all’estremità inferiore del continuum numerico intero positivo. Mentre dei primi tre livelli è stata, in vario grado, dimostrata la presenza negli animali precedentemente citati, il quarto livello, che consiste nell’associare al concetto di zero uno specifico simbolo, richiede una capacità di cognizione presente solo nella nostra specie, e non prima del quarto anno di età. 

Per testare la comprensione numerica dello zero nell’ape europea i ricercatori hanno applicato alle api il metodo di condizionamento appetitivo-avversivo, in cui un animale impara a distinguere tra diversi stimoli a seconda della tipologia di ricompensa, o di punizione, a cui sono associati. Un primo set di esperimenti dimostra la capacità delle api nel distinguere l’ordine di grandezza tra due diversi numeri, il concetto quantitativo di “minore di” e “maggiore di”.

Per la fase di addestramento si utilizzano diverse piattaforme contenenti o una dolce soluzione zuccherina o una amara soluzione di chinino. Su ogni piattaforma è presente un bersaglio, un cartello contenente dei simboli, minimo uno e massimo quattro, neri su sfondo bianco. Le api, ad esempio, potevano scegliere tra un bersaglio che presentava due cerchi (indice del numero due) e un bersaglio contenente quattro cerchi (indice del numero quattro). Se nel primo bersaglio trovavano la soluzione dolce e nel secondo quella amara, le si addestrava a indirizzarsi verso cartelli con il numero minore di simboli. Viceversa, le si addestrava ad indirizzarsi verso il cartelli con il numero di simboli maggiore.

Per accertarsi che è la cifra numerica e non la forma dei simboli ad essere riconosciuta, diverse forme geometriche oltre che i cerchi sono state utilizzate. Le api così imparavano a riconoscere gli obiettivi che corrispondono alla ricompensa. Finita la fase di addestramento, quando il margine di errore nella scelta del bersaglio diventa inferiore al 20%, si è passati, per valutare l’apprendimento, alla fase di test senza ricompensa. Dimostrato che le api comprendevano che cinque simboli è quantità maggiore rispetto a due o tre, si introduce nell’esperimento un cartello senza simboli, un “set vuoto“, a cui precedentemente le api non erano state mai esposte.

Le api che precedentemente erano state addestrate ad associare la ricompensa al cartello che presenta un numero di simboli minore si orientano preferenzialmente verso il cartello che ne è privo. Dimostrano così di comprendere che una quantità vuota, il cartello senza simboli, rappresenta un numero da collocare all’inizio della serie numerica, minore rispetto a tutti gli altri presentati nel test. Ovvero il numero “zero”. Le api addestrate ad identificare la ricompensa orientandosi verso il cartello che presenta un numero maggiore di più simboli tendono, al contrario, ad ignorare il cartello vuoto.



In molti animali si osserva grande difficoltà nel comprendere che un set vuoto rappresenta un numero di elementi inferiore a uno. Nel secondo set di esperimenti è stato dimostrato che le api, precedentemente addestrate a distinguere il numero inferiore tra un minimo di due e un massimo di cinque elementi, sono in grado, con accuratezza superiore al 60%, di distinguere tra un elemento e zero elementi. Molti vertebrati non sono in grado di superare il test.

Il terzo set di esperimenti è stato progettato per osservare come varia, in seguito ad addestramento alla scelta del numero minore, l’accuratezza delle decisioni delle api all’aumentare della distanza numerica. È stato utilizzato in un set che comprende uno cartello zero e un secondo cartello con un numero di simboli compreso tra uno a sei. Con alta prevalenza, le api riconoscevano lo zero, ma la precisione e la velocità della scelta diminuiva al decrescere del valore numerico del secondo bersaglio (maggiore tra zero e sei, minore tra zero e uno). Il risultato conferma che le api considerano lo zero un numero parte di un continuo e sono in grado di distinguere la magnitudine delle distanze tra lo zero e numeri di crescente valore.

Il possesso di una capacità così elaborata di astrazione matematica nelle api è una scoperta sorprendente, a maggior ragione se si considera che gli imenotteri presentano nel loro sistema nervoso solo un milione di neuroni (il cervello umano ne presenta 86mila milioni). Si può presumere che queste sono abilità principalmente connesse alla plasticità piuttosto che al numero dei neuroni, e probabilmente condivise da molti altri animali.

La comprensione del concetto di zero è un affascinante enigma per le neuroscienze, e la risposta alla domanda “come fa un cervello a rappresentare il nulla?” sembra ancora lontana. Sapere che i meccanismi neurali implicati non sono affatto esclusivi dei vertebrati rappresenta un importante passo avanti per la loro comprensione.


Riferimenti:
Scarlett R. Howard, Aurore Avarguès-Weber, Jair E. Garcia, Andrew D. Greentree, Adrian G. Dyer. Numerical ordering of zero in honey bees.Science  08 Jun 2018:Vol. 360, Issue 6393, pp. 1124-1126

Immagine: by John Severns, public domain, via Wikimedia Commons