Lo studio “Birds have primate-like numbers of neurons in the forebrain”, appena pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) potrebbe aver risolto uno dei misteri della natura: perché gli uccelli sono molto intelligenti anche se il loro cervelli sono molto piccoli.
Un team di ricercatori cechi, austriaci e brasiliani guidati da Pavel Němec dell’Univerzita Karlova di Praga e Suzana Herculano-Houze, che all’epoca della ricerca lavorava per l’Instituto de Ciências Biomédicas dell’Universidade Federal do Rio de Janeiro, l’Instituto Nacional de Neurociência Translacional del Brasile e ch ora è all’università statunitense di Vanderbilt, sottolinea su PNAS che «I corvidi e alcuni pappagalli sono capaci di atti cognitivi paragonabili a quelli delle grandi scimmie» e si chiede «Come fanno gli uccelli a raggiungere impressionante abilità cognitive con un cervello della grandezza di una noce?».
Per rispondere a questa domanda, il team internazionale di ricerca ha studiato la composizione cellulare dei cervelli di 28 specie di uccelli, scoprendo che il puzzle ha una soluzione semplice: «I cervelli degli uccelli canori e dei pappagalli contengono un gran numero di neuroni, a densità neuronali che superano notevolmente quelle che si trovano nei mammiferi».
Dato che questi neuroni “extra” sono situati soprattutto nel prosencefalo – la parte del cervello associata al comportamento intelligente -, i grandi pappagalli e i corvidi hanno le stesse o maggiori quantità di neuroni nel prosencefalo delle scimmie con il cervello molto più grandi. «I cervelli dell’avifauna – dicono i ricercatori – hanno quindi il potenziale per fornire un “potere cognitivo” molto più alto per unità di massa di quanto non facciano i cervelli dei mammiferi». Per fare un esempio: un pappagallo come l’ara ha un cervello delle dimensioni di un noce, mentre il macaco ha un cervello delle dimensioni di un limone, eppure l’ara nel suo prosencefalo ha più neuroni di quello del macaco. Questi risultati sorprendenti sono frutto del primo studio per misurare sistematicamente il numero di neuroni nel cervello di più di due dozzine di specie di uccelli che variano dalle dimensioni del piccolo diamante mandarino al gigantesco emù.
«Per molto tempo avere un “cervello come un uccello” [come una gallina, diremmo in Italia, ndr]’ è stato considerato come una cosa negativa – sottolinea la Herculano-Houze – Ora si scopre che dovrebbe essere un complimento».
Gli scienziati cercavano di risolvere l’enigma sull’intelligenza degli uccelli da almeno un decennio, da quando alcuni studi hanno confrontato direttamente le capacità cognitive di pappagalli e corvi con quelle dei primati, scoprendo che gli uccelli possono produrre e utilizzare strumenti, risolvere i problemi con delle intuizioni, valutare le relazioni di causa-effetto, riconoscersi in uno specchio e pianificare le esigenze future, tutte abilità cognitive che precedentemente erano considerate dominio esclusivo dei primati.
La spiegazione che non convinceva molti scienziati era che i cervelli dell’avifauna fossero semplicemente collegati in un modo completamente diverso da cervelli di primati. Ma due anni fa anche questa ipotesi è stata demolita da uno studio dettagliato sui cervelli dei piccioni, che ha concluso che sono organizzati secondo linee molto simili a quelle dei primati.
Secondo la Vanderbilt University, «Il nuovo studio fornisce una spiegazione più plausibile: gli uccelli sono in grado di eseguire questi comportamenti complessi perché i prosencefali degli uccelli contengono molti più neuroni di quanto chiunque aveva precedentemente pensato: tanti quanto nei primati di medie dimensioni».
La Herculano-Houzel conferma: «Abbiamo scoperto che gli uccelli, in particolare uccelli canori e i pappagalli, hanno sorprendentemente un gran numero di neuroni nel loro pallium: la parte del cervello che corrisponde alla corteccia cerebrale, che supporta le funzioni cognitive superiori, come la pianificazione del futuro o la ricerca di modelli. Questo spiega perché mostrano livelli di cognizione così complesso, almeno come i primati». Questo è possibile perché nel cervello dell’avifauna i neuroni sono molto più piccole e con concentrazioni d più dense rispetto a quelli nel cervello dei mammiferi. I cervelli dei pappagalli e degli uccelli canori contengono circa il doppio dei neuroni dei cervelli dei primati delle stesse dimensioni e da due a quattro volte il numero di neuroni del cervello di roditori con masse equivalenti.
I neuroni nel cervello di pappagalli e corvi non hanno solo una densità molto più alta di quella nel cervello dei primati, ma la anche percentuale di neuroni nel cervello anteriore è significativamente più alta.
La Herculano-Houzel spiega ancora: «Nel progettare i cervelli, la natura può giocare su due parametri: la dimensione e il numero di neuroni e la distribuzione di neuroni in diversi centri del cervello. E negli uccelli scopriamo che la natura li ha utilizzati entrambi».
Anche se riconoscono che il rapporto tra intelligenza e numero dei neuroni non è ancora certissimo, la Herculano-Houzel e i suoi colleghi sostengono che il cervello dell’avifauna, con gli stessi o maggiori numeri di neuroni nel prosencefalo dei primati con cervelli molto più grandi, possono potenzialmente fornire agli uccelli un “potere cognitivo” molto più alto per chilo dei mammiferi. La neuroscienziata brasiliana dice che «Una delle più importanti implicazioni dello studio è che dimostra che c’ è più di un modo per costruire un cervello più grande».
In precedenza, i neuroanatomisti pensavano che se il cervello diventava più grande anche i neuroni avrebbero dovuto diventare più grandi, anche perché avrebbero dovuto collegarsi su distanze più lunghe. «Ma i cervelli degli uccelli dimostrano che ci sono altri modi per aggiungere i neuroni: mantenere la maggior parte dei neuroni piccola e collegata a livello locale, consentendo solo a una piccola percentuale di crescere abbastanza grandi per effettuare i collegamenti più lunghi. Questo mantiene la dimensione media dei neuroni verso il basso» spiega ancora la Herculano-Houzel, e aggiunge: «Una cosa che amo della scienza è che quando si risponde a una domanda, si pone una serie di nuove domande». E tra le domande sollevate da questo studio ci sono anche quelle se il numero sorprendentemente elevato di neuroni nel cervello degli uccelli abbia un costo energetico altrettanto grande costo energetico e se i piccoli neuroni nel cervello degli uccelli sono una risposta della selezione naturale alle piccole dimensioni del corpo che consentono loro di volare, o forse derivano da un modo ancestrale di aggiungere neuroni al cervello, rispetto al quale mammiferi e altri animali possono aver preso strade evolutive diverse.
La Herculano-Houzel si augura che «i risultati dello studio e le questioni sollevate stimoleranno altri neuroscienziati a cominciare ad esplorare i misteri del cervello dell’avifauna, soprattutto come il loro comportamento sia paragonabile a quello dei mammiferi con un numero di neuroni o con dimensioni del cervello simili».
VEDI IL VIDEO
Tratto da
del 14 Giugno 2016
