Piccolo cervello, prestazioni sorprendenti. Il caso del pesce elefante

Un pesce con il senso della vista ed elettrico che può pensare in grande come gli esseri umani

[28 giugno 2016]

Pesce elefante

Il pesce elefante (Gnathonemus petersii) diffuso nei corsi d’acqua dell’Africa occidentale, dove all’alba e al tramonto si ciba di larve di insetto, esplora oggetti nei suoi dintorni, utilizzando i suoi occhi e il suo senso elettrico, a volte insieme. Sarah Schumacher, Johanna Thenert e Gerhard von der Emde, dell’Institut für Zoologie dell’Universität Bonn, e Theresa Burt de Perera del Department of Zoology dell’università di  Oxford  hanno ora scoperto quanto sia complessa la trasformazione di queste impressioni sensoriali  e nello studio “Cross-modal object recognition and dynamic weighting of sensory inputs in a fish”, pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) sottolineano che « Con il suo piccolo cervello, il pesce raggiunge prestazioni paragonabili a quelle degli esseri umani o dei mammiferi».

Nella sua ricerca di prede il pesce elefante è aiutato da un organo elettrico nella coda, che emette impulsi elettrici, la sua pelle contiene numerosi organi sensori che percepiscono oggetti nell’acqua attraverso il cambiamento del campo elettrico.  Secondo von der Emde «Questo è un caso di elettrolocalizzazione attiva, in linea di principio è la stessa cosa dell’ecolocalizzazione attiva dei pipistrelli, che utilizzano gli ultrasuoni per percepire una immagine tridimensionale del loro ambiente. Inoltre, il pesce elefante può anche orientarsi con i suoi occhi».

Il team di scienziati tedesco-britannico ha cercato di capire come questo insolito pesce elabori le informazioni provenienti dai vari canali sensoriali e la signora Schumacher riassume i risultati: «Gli animali normalmente utilizzano entrambi i sensi, se necessario, ad esempio perché uno dei due sensi, non fornisce alcuna informazione o le informazioni dei due sensi sono molto diverse, però, il pesce può passare dai  sensi visivi ed elettrici e viceversa». I ricercatori sono rimasti sorpresi dal modo in cui i pesci elefanti utilizzano entrambi i sensi per ottenere la migliore percezione del loro ambiente. Per esempio, quando un oggetto di un acquario era diventato familiare ai pesci erano in grado di riconoscerlo con la vista, ma lo riconoscevano con il senso elettrico se non l’avevano mai visto prima e anche che se non lo avevano mai percepito elettricamente prima.

«lnoltre –  dicono all’università di Bonn – i pesci hanno dimostrato una capacità precedentemente inaspettata: il loro cervello dà più peso alle informazioni che pensano siano  più affidabili. Quando i due sensi forniscono  informazioni diverse a distanza ravvicinata fino a due centimetri, il pesce si fida solo delle informazioni elettriche a ed vanno quindi “alla cieca” per gli stimoli visivi. Al contrario, per oggetti più distanti, gli animali utilizzano soprattutto sui loro occhi. Percepiscono l’ambiente in modo migliore usando in combinazione i loro sensi visivi ed elettrici».

Von der Emde evidenzia che «Un trasferimento tra i diversi sensi era precedentemente conosciuta solo per alcuni mammiferi altamente sviluppati, come le scimmie, i delfini, i ratti e gli esseri umani. Un esempio: in un appartamento al buio, ma familiare, le persone “sentono” il loro modo di procedere per evitare di inciampare. Quando la luce si accende, gli ostacoli vengono riconosciuti dall’occhio senza alcun problema».

I mammiferi elaborano queste informazioni con la corteccia cerebrale, ma il pesce elefante ha un cervello relativamente piccolo e senza corteccia cerebrale, eppure riesce a spostarsi da un senso all’altro.

Gli scienziati hanno provato l’esistenza dei “superpoteri” dei pesci elefanti con un test molto intelligente: un  pesce è stato messo in un acquario con due camere diverse, tra le quali l’animale poteva scegliere. Dietro le aperture che conducevano alle camere c’erano oggetti di forme diverse: una sfera o un parallelepipedo. Il pesce ha imparato a dirigersi  verso uno di questi oggetti per essere ricompensato con larve di insetti. Successivamente, ha cercato nuovamente questo oggetto per ottenere il premio.

Ma quando è che il esce utilizza un particolare senso?  Per rispondere a questa domanda, i ricercatori hanno ripetuto gli esperimenti nel buio assoluto, in modo che il pesce elefante poteva contare solo su suo senso elettrico. Come hanno mostrato le immagini scattate con una telecamera a infrarossi, il pesce era in grado di riconoscere l’oggetto solo a brevi distanze. Con la luce il pesce aveva più successo, perché era in grado di utilizzare gli occhi e il senso elettrico per sondare le diverse distanze.

Per sapere quando il pesce utilizza solo gli occhi, i ricercatori hanno reso gli oggetti invisibili al senso elettrico, facendo in  modo che la sfera e il cuboide avessero le stesse caratteristiche elettriche dell’acqua.  E’ stato necessario ripetere molte volte i singoli esperimenti per applicare le analisi statistiche che hanno permesso di giungere a conclusioni sull’elaborazione sensoriale del pesce elefante.

Gli scienziati hanno lavorato con 10 animali, con più o meno turni e von der Emde conclude: «Il comportamento dei diversi individui era quasi identico. Per questo motivo siamo certi che queste enormi  prestazioni sensoriali non sono ottenute solo da un esemplare di particolare talento, ma da tutti i pesci elefanti».

Non è ancora chiaro perché il pesce elefante si comporti così, ma può darsi che il pesce utilizzi un algoritmo  specializzato o un sistema di processo. Comunque, a quanto pare, passare fa un senso all’altro o utilizzarne due allo stesso tempio è meno complesso di quanto si sia creduto finora, oppure i pesci sono solo molto intelligenti.