il cervello delle api il cervello delle api R.E. Snodgrass / modificato Carlo Taccari
RICERCA 23 Giugno 2016

Il CERVELLO DELLE API: odori e sapori nella scelta delle risorse

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Gli insetti rappresentano dei buoni modelli sperimentali per gli studi di neuroetologia grazie al fatto di avere un sistema nervoso relativamente piccolo in cui le singole cellule e le loro connessioni sono facilmente individuabili.

Le api (Apis mellifera) possiedono un cervello più piccolo di un millimetro cubo, contenente solamente 950.000 neuroni. Questo potrebbe far pensare che questi insetti abbiano delle capacità cognitive limitate. Eppure, le api (ma anche altri Imenotteri, come vespe e formiche) mostrano un ricco e interessante repertorio comportamentale (un orientamento nel tempo e nello spazio, una comunicazione visiva, chimica e meccanica, una coordinazione motoria complessa per volare, camminare, nuotare, costruire il nido, difendersi e attaccare) nel quale l’apprendimento e la memoria giocano un ruolo fondamentale soprattutto per lo svolgimento delle attività di foraggiamento.

Le api possiedono un cervello più piccolo di un millimetro cubo eppure mostrano un ricco repertorio comportamentale nel quale apprendimento e memoria giocano un ruolo fondamentale.

Durante i loro viaggi in cerca di nettare o polline, le api bottinatrici devono valutare la qualità della fonte di cibo e decidere se sfruttare quella risorsa o meno. Se la ritengono appetibile devono imparare e memorizzare il colore, l’odore e la struttura di quel fiore, nonché la sua posizione, così da poter effettuare ulteriori viaggi e, se possibile, reclutare anche altre api bottinatrici.

ape fiore girasole

 

COME FANNO LE API AD APPRENDERE TUTTO QUESTO?

Il meccanismo alla base dell’apprendimento nelle api è condiviso nel mondo animale, ossia avviene anche in altre specie molto lontane tra loro dal punto di vista filogenetico, come ad esempio nell’uomo e nel cane. E proprio sul cane, Pavlov ha eseguito i suoi studi sull’apprendimento, capendo che questo fenomeno avviene quando un individuo modifica il proprio comportamento in base a degli stimoli provenienti dall’ambiente circostante.

Infatti, l’apprendimento per condizionamento classico (esiste anche un condizionamento operante, di cui non parleremo qui) permette agli animali di predire eventi importanti usando l’associazione tra due stimoli.

Questi sono: lo stimolo condizionato (un suono, una luce, uno stimolo tattile) che di per sé non produce delle risposte che hanno a che fare con quanto deve essere appreso, e lo stimolo incondizionato o rinforzo, sia esso positivo (ad esempio, del cibo; si parla in questo caso di condizionamento appetitivo), sia esso nocivo (ad esempio, una scossa elettrica; si parla in questo caso di condizionamento difensivo), che produce una risposta innata come può essere la salivazione nel caso in cui si tratti di cibo. L’apprendimento avviene quando alla comparsa dello stimolo condizionato, l’animale si comporta come in procinto di ricevere lo stimolo incondizionato.

L'apprendimento avviene quando alla comparsa dello stimolo condizionato, l'animale si comporta come in procinto di ricevere lo stimolo incondizionato.

Tornando al mondo delle api, ricordiamo che questi insetti si nutrono di nettare e polline. Il nettare è la fonte di cibo da cui le api ricavano carboidrati, dal polline invece ricavano proteine.

testa con cervelloIl nettare è composto prevalentemente da glucosio, fruttosio e saccarosio e sembra essere quest’ultimo lo zucchero preferito dalle api, che funziona proprio come una dolce ricompensaPer un’ape, apprendere un modo per predire la presenza o meno di una sostanza dal prezioso valore nutrizionale significa raggiungere una migliore fitness, ossia un maggior successo nella vita. Le api possiedono dei recettori gustativi sia sulle antenne sia sulla ligula che se entrano in contatto con una sola goccia di una soluzione di saccarosio ad una concentrazione sufficiente da innescare una risposta, l’ape estende la ligula in attesa di ottenere del cibo, un comportamento noto come risposta di estensione della proboscide (PER, proboscis extension response). Ma questa risposta può essere condizionata, ossia essere indotta anche se l’ape non entra in contatto diretto con la soluzione di saccarosio.

Per un’ape, apprendere un modo per predire la presenza o meno di una sostanza dal prezioso valore nutrizionale significa raggiungere una migliore fitnessossia un maggior successo nella vita.

 

 

Nel paradigma di condizionamento olfattorio viene avvicinato un odore (stimolo condizionato) alle antenne dell’ape, ricche di recettori olfattivi; immediatamente dopo, la ricompensa di saccarosio (stimolo incondizionato) viene messa in contatto prima con le antenne per indurre la risposta di estensione della proboscide, poi con la ligula per permettere all’ape di consumare la ricompensa. E’ sufficiente sottoporre l’ape solamente ad uno di questi trial per indurre una risposta di estensione della proboscide anche in presenza del solo stimolo condizionato, ossia l’odore.

ape succhia nettare ligula

Le api, dunque, sono in grado di apprendere l’associazione tra l’odore del fiore e la qualità e quantità di nettare. Se a quell’odore sono in grado di associare il ricordo di un nettare buono, varrà la pena spendere del tempo su quel fiore.

Le api processano le informazioni relative al nettare attraverso due differenti vie sensoriali che partono da antenne e ligula e, durante l’apprendimento, queste risposte sensoriali vengono rinforzate dal saccarosio presente nel nettare, permettendo un’associazione tra i due stimoli.

Inoltre è stato dimostrato che sia l’intensità dello stimolo incondizionato sia la sensibilità individuale al saccarosio influenzano la capacità di apprendimento e la durata della memoria dell’associazione tra i due stimoli. Le api con un’elevata sensibilità al saccarosio che ricevono una soluzione a bassa concentrazione di questo zucchero mostrano lo stesso livello di apprendimento di api con una bassa sensibilità al saccarosio e che ricevono una soluzione molto concentrata. Questa sensibilità non è fissa nel tempo, ma varia con le stagioni, l’età, la dieta e l’esperienza.

La quantità e la qualità del nettare, dunque, giocano un ruolo fondamentale nel determinare molte decisioni dell’ape bottinatrice relative al foraggiamento, come ad esempio la velocità di suzione, la scelta di ritornare o meno su quel fiore, il tempo che intercorre tra gli eventi di foraggiamento, ma anche la decisione di eseguire o meno la danza una volta tornata in alveare, così da passare l’informazione circa la fonte di cibo alle sue compagne. Delle scelte cruciali che determinano il destino dell’intera colonia.

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BIBLIOGRAFIA

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Ultima modifica il 08 Marzo 2017
Marialba Ventricelli

Nata a Roma nel 1986, laureata in Neurobiologia presso l'Università Sapienza di Roma. Specializzata in Primatologia, lavora presso il Centro Primati dell'ISTC del CNR di Roma. Si occupa per "BUONO" degli aspetti inerenti l'attività didattica.