Cara preda non hai scampo, so già dove andrai: le abilità predittive della libellula

I movimenti delle potenziali prede possono essere previsti dal cervello delle libellule, che in questo modo riescono a cacciare con una elevatissima probabilità di successo. Questa scoperta potrebbe avere importanti risvolti anche in ambito tecnologico

Le libellule sono in grado di anticipare i movimenti delle proprie prede e, prevedendone le mosse, possono così ottimizzare le loro probabilità di successo nella caccia. E’ questo ciò che emerge da una recente ricerca portata avanti dalle Università di Adelaide (Australia) e di Lund (Svezia) e che è stata pubblicata su eLife. Così come fa un giocatore di baseball che corre verso la palla, allo stesso modo le libellule possono ricostruire la traiettoria di un oggetto in movimento, tipicamente il loro prossimo pasto, ed elaborarne gli spostamenti nello spazio.

In accordo con Steven Wiederman, co-autore dello studio e ricercatore all’Università di Adelaide, diversi studi in passato avevano focalizzato l’attenzione sui mammiferi (e sull’uomo) per investigare come fosse possibile per gli animali riuscire a prevedere la posizione futura di un oggetto nello spazio; i mammiferi erano stati “scelti” soprattutto a causa della loro maggiore complessità strutturale rispetto agli insetti. Anche le libellule, però, si sono mostrate molto sofisticate sia per quanto riguarda i processi visivi che neurali.

Lo stesso Wiederman, insieme a David O’Connor, biologo all’Università di Lund, nel 2012 aveva descritto su Current Biology un processo molto particolare osservato nelle stesse libellule, che gli scienziati non ritenevano possibile per un invertebrato: l’attenzione selettiva, ovvero la capacità di filtrare le informazioni in entrata decidendo quali elaborare e quali invece ignorare. Le basi neurologiche alla base di questa abilità erano state, in precedenza, dimostrate solo nei primati. Le libellule, in sostanza, grazie ad un neurone visivo (CSTMDS1) compiono una “selezione competitiva” fissando l’attenzione su un singolo oggetto in movimento, ignorando tutti gli altri. Questa strategia risulta particolarmente utile nel momento in cui la libellula caccia insetti all’interno di sciami, permettendole di assumere come target e concentrare le forze su una sola preda.

I ricercatori non avevano però ancora capito “come” le libellule potessero compiere questo tipo di operazione. I due scienziati hanno pertanto deciso di compiere un nuovo studio, utilizzando 63 maschi della specie Hemicordulia tau ed immobilizzandoli con una mistura di cera e pece. Alle libellule venivano mostrati dei quadratini neri, che modificavano nel tempo la loro posizione nello spazio, e che dovevano apparire come le prede delle libellule; attraverso degli elettrodi collegati al cervello degli insetti, veniva poi misurata l’attività di un gruppo di neuroni definiti Small Target Motion Detector (SMTD).

Anziché limitarsi a seguire il movimento dei quadratini, i neuroni SMTD lavoravano per predirne la futura posizione. L’attività di tali neuroni infatti, aumentava in relazione al target, ma solamente all’interno di una piccola area focus, di fronte alla posizione dell’oggetto in movimento che doveva essere monitorato. I restanti quadratini venivano “esclusi” dall’insetto, e semplicemente ignorati. Se i quadratini di interesse scomparivano dal campo visivo dell’animale (mimando ad esempio la posizione di una preda dietro ad un ostacolo), i neuroni cercavano di prevedere dove essi sarebbero presumibilmente riapparsi.

Questi risultati mostrano che alcuni insetti possono mettere in atto processi visivi e rielaborativi molto complessi, precedentemente associati solo ai mammiferi; ciò è notevole considerando il fatto che l’ultimo antenato comune tra insetti e mammiferi risale a circa 500 milioni di anni fa. La ricerca permette di chiarire almeno in parte i meccanismi che permettono ai singoli neuroni di fare predizioni avanzate basandosi solo su osservazioni passate. Secondo i ricercatori, importanti potrebbero essere anche le applicazioni pratiche di tali scoperte, ad esempio per lo sviluppo di sistemi visivi artificiali o di automobili che si guidano da sole.


Riferimenti:
Steven D Wiederman, Joseph M Fabian, James R Dunbier, David C O’Carroll. A predictive focus of gain modulation encodes target trajectories in insect vision. eLife, 2017; 6 DOI: 10.7554/eLife.26478

Steven D. Wiederman, David C. O’Carroll. Selective Attention in an Insect Visual Neuron. Current Biology, 2012; DOI: 10.1016/j.cub.2012.11.048

Immagine da Wikimedia Commons