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Una nuova tecnica permette di osservare come pensano le api

Sviluppata da un team internazionale di ricercatori, consente di studiare come funziona il cervello delle api, compresa l’elaborazione delle informazioni di risposta agli odori e di comportamento sociale.
A cura di Valeria Aiello
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Un team internazionale di ricerca, che ha coinvolto anche gli studiosi della Heinrich Heine University di Düsseldorf, in Germania, ha sviluppato una nuova tecnica che permette di osservare come pensano le api, o meglio, di studiare come funziona il cervello di questi insetti straordinari. Capaci di comportamenti sociali complessi, le api eseguono compiti sofisticati sfruttando le loro abilità di orientamento, comunicazione, apprendimento e memoria, il che le rende particolarmente interessanti per lo studio dell’attività e dell’elaborazione neurale.

Le api come modello per la ricerca

Gli insetti, in generale, sono importanti organismi per la ricerca in quanto, nonostante 600 milioni di anni di evoluzione indipendente, condividono più del 60% del loro DNA con gli esseri umani. Per diversi decenni, il moscerino della frutta (Drosophila melanogaster) è stato l’organismo modello per eccellenza, grazie al suo genoma che è stato utilizzato per studiare la stragrande maggioranza dei processi biologici oggi noti. Più recentemente, tali ricerche si sono estese ad altri insetti, con risultati particolarmente promettenti che sono stati ottenuti con le api mellifere, diventate un modello utile alla ricerca sulle abilità cognitive negli insetti di ordine superiore.

Finora, la comprensione delle basi neurali dei comportamenti complessi nelle api da miele è stata però limitata dalla mancanza di strumenti che consentano di misurare l’attività neuronale nelle diverse regioni del cervello, ma un innovativo approccio neurogenetico sembra finalmente consentire tali studi.

Come funziona il cervello delle api

In quest’ambito, un team internazionale di ricercatori che ha coinvolto gli studiosi delle Università di Düsseldorf, Francoforte sul Meno, Paris-Saclay e Trento, ha sviluppato una nuova tecnica che consente l’osservazione diretta del cervello delle api. Descritta in un articolo appena pubblicato sulla rivista scientifica Plos Biology, si basa su un sensore del calcio codificato geneticamente nei neuroni, che fa in modo che le cellule cerebrali delle api “producano una proteina fluorescente che permette di monitorare le aree che si attivano in risposta agli stimoli ambientali” spiega il dottor Albrecht Haase, co-autore dello studio e professore di Neurofisica all’Università di Trento. In altre parole, la proteina fluorescente “funziona come una sorta di sensore, in quanto l’intensità della luce emessa varia in base all’attività neuronale”.

La sua realizzazione, affermano i ricercatori, è stata alquanto impegnativa, in quanto ha richiesto la manipolazione del DNA delle api regine. “A differenza dei moscerini della frutta, l’ape regina non può essere facilmente mantenuta in laboratorio, perché ognuna ha bisogno della propria colonia” precisa il professor Martin Beye della Heinrich Heine University di Düsseldorf. Il lavoro è iniziato con l’inoculazione di una specifica sequenza genetica in oltre 4.000 uova di api, seguito da un lungo processo di allevamento, test e selezione che, alla fine, ha portato sette regine portatrici del sensore genetico e in grado di trasmettere il gene ad alcuni esemplari nati in seguito alla loro riproduzione.

Il sensore è stato quindi utilizzato per studiare l’olfatto delle api e come la percezione degli odori sia codificata nei neuroni. “Gli insetti – evidenziano la prima autrice dello studio, la dottoressa Julie Carcaud dell’Università di Paris-Saclay e il professor Jean-Christophe Sandoz, direttore della ricerca presso il CNRS di Parigi – sono stati stimolati con vari odori e osservati con un microscopio ad alta risoluzione. Ciò ha reso possibile rilevare quali cellule cerebrali sono attivate da quegli odori e come queste informazioni vengono distribuite nel cervello”.

Nel complesso, le registrazioni hanno rappresentato il primo utilizzo di uno strumento neurogenetico per lo studio dell’attività neurale in diverse regioni del cervello e saranno utili per valutare le basi neurali delle modalità olfattive e di altre modalità sensoriali, nonché dei comportamenti sociali e delle capacità cognitive. “Per la prima volta abbiamo potuto osservare l’attivazione simultanea delle tre principali strutture cerebrali coinvolte nell’olfatto degli insetti – concludono gli studiosi – . Si tratta del primo e importante passo verso la comprensione dei circuiti cerebrali responsabili dei sofisticati comportamenti sociali e delle loro capacità cognitive”.

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