Un cervello minuscolo non significa necessariamente capacità cognitive limitate: un nuovo studio mostra che i bombi possono trovare soluzioni nuove a problemi mai incontrati prima, usando oggetti come strumenti e orientando il proprio comportamento verso un obiettivo
Quando pensiamo alla sperimentazione animale, pensiamo a topi, ratti, magari a zebrafish e primati. Alcune sono in effetti tra quelle più usate a fini scientifici; altre attraggono l’attenzione, magari per la somiglianza che hanno con noi (come i primati) o per il ruolo che hanno nelle nostre case (come i cani). In generale, comunque, pensiamo alle specie che sono comprese nella Direttiva 2010/63/EU per la protezione degli animali usati a fini scientifici, cioè tutti i vertebrati e i cefalopodi, unici invertebrati compresi nella direttiva.
Il risultato è che tendiamo a trascurare il ruolo fondamentale che gli invertebrati hanno nella ricerca. Eppure animali come Drosophila melanogaster, il moscerino della frutta, o il nematode Caenorhabditis elegans hanno avuto e hanno tutt’oggi un ruolo di primo piano e sono anche stati protagonisti di numerosi premi Nobel, come abbiamo raccontato qui. E, in molti casi, possono mostrarci anche quanto abilità ritenute proprie di specie cognitivamente molto sofisticate e complesse, siano in realtà condivise.
Un esempio è il problem solving, la capacità di trovare una soluzione a un problema, anche nuovo e improvviso. Tradizionalmente, gli studi in questo campo si sono concentrati su corvidi, primati, e in generale varie specie di vertebrati: gli invertebrati sono rimasti sostanzialmente trascurati. E invece, anche i bombi possono risolvere problemi complessi, senza alcun bisogno di essere addestrati a farlo.
Lo ha mostrato uno studio appena pubblicato su Science, nel quale il gruppo di ricerca ha elaborato alcuni esperimenti insieme semplici ed eleganti per capire se i bombi sono in grado di trovare una soluzione nuova a un problema che viene loro presentato, di farlo usando un oggetto e in modo intenzionale.
Un fiore e una pallina
Nel primo esperimento, il gruppo di ricerca ha costruito una situazione artificiale in cui un fiore contenente una ricompensa zuccherina veniva collocato sul soffitto, in una posizione irraggiungibile in volo, mentre sul pavimento veniva posta una pallina abbastanza leggera da poter essere manipolata dai bombi. Per poter ottenere la ricompensa, dunque, i bombi dovevano spostare la pallina sotto il fiore e salirvi. Allo scopo di capire se servisse un’esperienza preliminare per farlo, il gruppo di ricerca ha anche creato tre gruppi di bombi: uno aveva avuto modo di esplorare sia il fiore sia la pallina, il secondo aveva avuto esperienza del fiore ma non della pallina e il terzo non aveva avuto esperienza di nessuno dei due. Solo il primo gruppo era efficace nel problem solving: sapendo cioè che c’è un fiore contenente una ricompensa e una pallina innocua che permette di arrivarvi, i bombi riescono ad arrivare al loro premio.
A questo punto il gruppo di ricerca è passato al secondo esperimento, necessario per capire l’intenzionalità del comportamento. In effetti, un bombo potrebbe spingere casualmente la pallina e, mentre si avvicina al fiore, ricevere stimoli visivi che guidano il comportamento. Non proprio un obiettivo insomma, ma solo una sequenza di aggiustamenti basati su ciò che vede. Quindi ricercatrici e ricercatori hanno provato a mascherare il fiore con una barriera, in modo che non fosse visibile dalla posizione iniziale della pallina: ciononostante, la maggior parte dei bombi (16 su 22) riusciva comunque a risolvere il problema.
Poi, nel terzo esperimento, i bombi osservavano inizialmente il fiore sopra uno dei due compartimenti laterali dell’arena. Successivamente il fiore veniva nascosto e non era più visibile dalla posizione della pallina. I due compartimenti apparivano identici, ma solo uno corrispondeva alla posizione precedentemente osservata del fiore. A quel punto, la scelta era del bombo: compartimento a destra o quello a sinistra?
Ebbene, 23 bombi su 30 hanno portato la pallina nel compartimento corretto. Ancora più significativo, 16 di questi lo hanno fatto direttamente, senza prima provare la direzione sbagliata. Non sembra quindi affatto un semplice comportamento guidato dal feedback percettivo. Sembra, invece, che i bombi ricordino la posizione del fiore con la ricompensa, scelgano un’azione appropriata per raggiungerlo utilizzando un oggetto a loro disposizione e trovino la soluzione senza aver mai imparato il comportamento necessario per risolvere il problema.
Un momento d’intuizione per i bombi?
Come si può facilmente intuire, non è possibile con la base di questi soli esperimenti osservare direttamente il processo mentale che porta alla scoperta della soluzione. Come scrive lo stesso gruppo di ricerca: «Sebbene i nostri esperimenti rivelino nei bombi una forma di problem solving simile all’insight [la soluzione improvvisa], non ci consentono di identificare la transizione cognitiva tra gli stati che precedono la soluzione (per esempio una situazione di stallo e la ristrutturazione del problema) e quelli che seguono la soluzione (come una risposta emotiva positiva), che secondo le definizioni più moderne caratterizzano il fenomeno dell’insight. Le angolazioni delle telecamere e i vincoli fisici dell’arena sperimentale non permettevano di monitorare la direzione dello sguardo, la postura o quei sottili precursori comportamentali che potrebbero segnalare un cambiamento nella comprensione del problema: il classico momento dell’“aha!”».
Per questo il gruppo di ricerca si propone anche di raffinare i lavori futuri, per esempio con tracciamenti ad alta risoluzione del comportamento. Però, intanto, il lavoro fornisce una delle prove più convincenti finora disponibili che anche un insetto possa inventare una soluzione nuova, orientata a uno scopo e non guidata semplicemente da tentativi casuali o da stimoli immediatamente visibili. Confermando così non solo che la complessità cognitiva non dipende esclusivamente dalla dimensione del cervello e che l’evoluzione può produrre strategie cognitive avanzate anche con risorse neurali molto limitate – ma anche che gli insetti possiedono abilità più sofisticate di quanto si pensasse un tempo.