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Psicologia e Neuroscienze

Perché umani e animali preferiscono suoni consonanti: scoperta la radice biologica

By ScientifiCult 8 Ottobre 2024

Perché umani e animali preferiscono suoni consonanti: scoperta la radice biologica

Uno studio coordinato dall’Università degli Studi di Trieste, in collaborazione con la Sapienza Università di Roma, dimostra la radice biologica della preferenza di umani e animali per i suoni consonanti, questi ultimi alla base dei segnali sociali. Lo studio è su Biology Letters.

I ricercatori del dipartimento di scienze della vita dell’Università degli Studi di Trieste, in collaborazione con la Sapienza Università di Roma, hanno scoperto che la preferenza delle specie animali, umane e non umane, per i suoni consonanti sarebbe in parte determinata fisiologicamente. L’ipotesi all’origine dello studio, condotto su centotrenta pulcini implumi, è che gli elementi costitutivi delle capacità musicali – di umani e animali – abbiano una radice biologica, condivisa tra specie anche filogeneticamente distanti, e non dipendono già solo dalla cultura e dall’esperienza musicale.

“Ricerche precedenti dell’Università degli Studi di Trieste già avevano condotto alla scoperta della preferenza dei pulcini, come di altre specie, per i cosiddetti intervalli musicali consonanti. Questi ultimi, infatti, sono quelli che più assomigliano al suono prodotto dagli esseri viventi, mentre quelli dissonanti richiamano la minor armonia dei suoni ambientali” spiega Andrea Ravignani, professore ordinario di psicologia generale presso il Dipartimento di Neuroscienze umane della Sapienza Università di Roma. “Allora non se ne conoscevano le ragioni; oggi, invece, sappiamo – grazie a studi condotti insieme, Università degli Studi di Trieste e Sapienza Università di Roma – che gli intervalli consonanti vengono prodotti in segnali sociali di tipo acustico”.

La ricerca è stata condotta su centotrenta pulcini implumi; una volta schiusi, i pulcini – che non necessitano di alcuna cura parentale, né per sviluppare il repertorio vocale né per deambulare – sono stati allevati per quattro giorni, a coppie, in gabbie rettangolari a temperatura ambiente controllata.

Per ogni pulcino sono stati registrati in arene insonorizzate i seguenti richiami: di contatto emesso dal pulcino quando prova disagio perché, ad esempio, separato dalla chioccia, di covata emesso in situazioni piacevoli e di cibo emesso quando il pulcino identifica una fonte di cibo redditizia. Questi richiami fanno parte di un complesso codice vocale che i pulcini sviluppano dalla schiusa all’età adulta per comunicare i loro bisogni agli altri conspecifici e per esprimere la natura positiva o negativa di una situazione che stanno vivendo.

I ricercatori hanno stimolato la produzione di ciascun tipo di richiamo da parte dei pulcini ricreando gradualmente la situazione naturale associata a ciascuno di essi. In particolare, hanno registrato: i richiami di contatto, lasciando soli i pulcini nell’arena vuota dopo averli separati dal compagno di allevamento e dall’oggetto per l’imprinting; i richiami di covata, inserendo un oggetto per l’imprinting al centro dell’arena dopo l’isolamento iniziale; i richiami di cibo, posizionando un piatto di cibo al centro dell’arena dopo aver rimosso l’oggetto per l’imprinting.

Analizzati i picchi minimi e massimi delle frequenze fondamentali e calcolatone il rapporto, lo studio ha rivelato una prevalenza di consonanza perfetta in tutti i tipi di richiamo, a conferma dell’idea che i suoni consonanti siano intrinsecamente presenti nella comunicazione animale. Le sole dissonanze registrate sono state rinvenute in situazioni di particolare distress, quali ad esempio contesti d’isolamento.

“Questa ricerca potrebbe aprire ad applicazioni promettenti: un pulcino che emette un suono con una certa frequenza verosimilmente sta indicando un certo tipo di situazione e oggi sappiamo che i richiami più armonici sono quelli emessi nelle situazioni più piacevoli” spiega Cinzia Chiandetti, professore associato di psicobiologia presso il dipartimento di scienze della vita dell’Università degli Studi di Trieste. “A seconda della dominanza di consonanze o dissonanze, potremo arrivare a comprendere lo status emotivo dell’animale associato al contesto in cui si trova: non siamo poi così lontani dal poter immaginare dispositivi in grado di registrare i richiami e restituire il livello di comfort o stress dell’animale che ci troviamo di fronte, anche dei polli che, come direbbe lo scrittore Andrew Lawler, sono gli uccelli che hanno alimentato la civiltà” conclude l’esperta.

Riferimenti bibliografici:

Maldarelli Gianmarco, Dissegna Andrea, Ravignani Andrea e Chiandetti Cinzia, Chicks produce consonant, sometimes jazzy, sounds, Biol. Lett. (2024) 2020240374, DOI: http://doi.org/10.1098/rsbl.2024.0374

Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

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Biologia

Api e numeri

By ScientifiCult 18 Ottobre 2022

API E NUMERI

La figurazione spaziale dei numeri è una rappresentazione di natura biologica comune a sistemi nervosi con origini evolutive distanti

Gli insetti si rappresentano i numeri in ordine crescente, i più piccoli a sinistra e quelli più grandi a destra: lo dimostra lo studio pubblicato su PNAS che vede coinvolti ricercatori delle università di Padova, Tolosa e Losanna coordinati da Rosa Rugani del Dipartimento di Psicologia Generale dell’Ateneo patavino

Esattamente come gli esseri umani, anche le api ordinano le numerosità crescenti da sinistra verso destra. Noi infatti rappresentiamo (Linea Numerica Mentale) i numeri nello spazio, i più piccoli a sinistra e i più grandi a destra, e l’orientamento di questa linea mentale dipende sicuramente da fattori sociali e culturali, come testimonia l’esistenza, in una minoranza di società, di una direzionalità opposta (da destra verso sinistra) rispetto a quella, prevalente, occidentale.

Recentemente un ordinamento spaziale dei numeri è stato dimostrato anche in varie specie animali come i macachi e i pulcini di pollo domestico. Una questione cruciale rimane tuttavia capire l’origine di un’associazione numerica spaziale, orientata da sinistra a destra, piuttosto che da destra a sinistra, nei vertebrati (umani e animali) e negli invertebrati, malgrado la considerevole riduzione nella dimensione del cervello e nel numero dei neuroni.

La ricerca dal titolo “An insect brain organizes numbers on a left-to-right mental number line” pubblicata sulla rivista «PNAS» dimostra che la figurazione spaziale dei numeri è una rappresentazione di natura biologica comune a sistemi nervosi con origini evolutive distanti. Il comportamento di scelta osservato nelle api, dotate di un “micro-cervello”, evidenzia la convergenza delle strategie di elaborazione numerica che esistono tra cervelli di diverse complessità nonostante le differenze evolutive.

La ricerca

L’ape mellifera è dotata di spiccate abilità di orientamento spaziale e di conteggio simili ad alcuni vertebrati. Rimaneva tuttavia un mistero se questi piccoli invertebrati orientassero i numeri nello spazio in ordine crescente come fanno gli esseri umani con la Linea Numerica Mentale.

Dopo avere addestrato le api a trovare del cibo (una soluzione zuccherina) in prossimità di un’immagine raffigurante 3 figure posta davanti a loro, i ricercatori hanno osservato la reazione delle api davanti a due immagini, del tutto identiche: una posta a sinistra e l’altra a destra. Entrambe le immagini raffiguravano lo stesso numero di figure in numero però diverso da 3 (che era l’entità numerica appresa durante l’addestramento). Nel primo esperimento le due immagini raffiguravano entrambe una figura, nel secondo ne raffiguravano cinque.

Di fronte a un numero più piccolo di figure, per intenderci quello con numerosità pari a uno, le api cercavano il cibo in prossimità dell’immagine di sinistra, mentre quando il numero di figure era maggiore di tre, nel nostro caso cinque, le api si dirigevano verso destra. Una serie di esperimenti di controllo hanno evidenziato come sia la numerosità a determinare l’associazione con lo spazio e non la quantità di area, perimetro o densità delle immagini.

In un esperimento cruciale, si sono selezionati due gruppi di api: uno è stato addestrato a trovare il cibo in prossimità di un’immagine centrale raffigurante una singola figura, l’altro gruppo è stato addestrato con cinque figure.

Quando le api sono state poste di fronte a due pannelli raffiguranti tre figure, quelle addestrate con una figura si sono dirette verso destra, mentre quelle addestrate con cinque figure si sono dirette a verso sinistra. È interessante notare come lo stesso numero (il 3) diriga il comportamento verso destra con api addestrate con una singola figura o verso sinistra per quelle addestrate con cinque figure.

In altre parole, se le api vedono una numerosità più piccola di quella iniziale vanno verso sinistra e quando ne vedono una più grande vanno a destra. Inoltre, la grandezza di un numero è relativa e dipende dal confronto con il numero osservato durante addestramento.

Le api hanno una MNL (pdf)

«La dimostrazione che le api dispongano i numeri piccoli a sinistra e numeri grandi a destra evoca la famosa Linea Numerica Mentale umana, dove i numeri sono rappresentati in ordine crescente da sinistra a destra – dice Rosa Rugani del Dipartimento di Psicologia Generale dell’Università di Padova e team leader della sperimentazione –. I nostri risultati mostrano che l’associazione tra spazio e numerosità è coerente tra varie specie, compresi gli esseri umani, supportando l’ipotesi di una rappresentazione numerica radicata nell’organizzazione dei sistemi nervosi lateralizzati in cui i due emisferi elaborano informazioni in modo differente. La direzione di mappatura da sinistra a destra durante l’evoluzione potrebbe essere stata imposta dall’asimmetria cerebrale. Tale caratteristica comune e antica, che si verifica in una vasta gamma di vertebrati e invertebrati, può aver aiutato diverse specie a elaborare meglio diversi tipi di informazioni. La ricerca – conclude Rugani – suggerisce che la capacità di ordinare i numeri spazialmente sia probabilmente emersa in diverse specie, esibendo asimmetrie nell’elaborazione delle informazioni tra l’emisfero sinistro e destro del cervello. Questo studio indica che la predisposizione a mappare i numeri nello spazio in ordine crescente sia incorporata nell’architettura dei sistemi neurali degli organismi, indipendentemente dalla loro complessità».

La ricerca è stata supportata da un progetto Marie Curie Global (European’s Union Horizon 2020 Research and Innovation program under the Marie Sklodowska-Curie Grant/Award Number: SNANeB_795242)

Rosa Rugani è ricercatrice al Dipartimento di Psicologia Generale dell’Università degli Studi di Padova e da oltre un decennio studia le basi biologiche dei processi cognitivi. Dopo la laurea e il dottorato di ricerca conseguiti all’Università degli Studi di Padova, la sua attività di ricerca è proseguita principalmente al Dipartimento di Psicologia Generale dello stesso Ateneo, comprendendo vari periodi di formazione al Centro Interdipartimentale Mente/Cervello dell’Università di Trento e al Center for Avian Cognition dell’Università del Saskatchewan in Canada, Center for Cognitive Neuroscience della Duke University a Durham in North Carolina, USA, Department of Psychology, University of Potsdam, Potsdam, Germany e Department of Psychology, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA, United States. Ha pubblicato su numerose prestigiose riviste internazionali e il suo lavoro ha suscitato l’interesse in particolare per quanto concerne il suo innovativo contributo al progresso della conoscenza inerente la questione dell’origine e delle basi biologiche delle abilità matematiche nei modelli animali.

Link alla ricerca: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2203584119

Titolo: “An insect brain organizes numbers on a left-to-right mental number line” – PNAS 2022

Autori: Martin Giurfa, Claire Marcout, Peter Hilpert, Catherine Thevenot and Rosa Rugani

Testo e foto dall’Ufficio Stampa dell’Università degli Studi di Padova sullo studio su api e numeri

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Biologia

La rivincita del pulcino “Davide” – Ricerca UniPD

By ScientifiCult 10 Dicembre 2021

La rivincita del pulcino “Davide” – Ricerca UniPD

Pubblicato su «Communications Biology» lo studio sui pulcini della Professoressa Lucia Regolin del Dipartimento di Psicologia Generale dell’Università di Padova: esiste una relazione tra rango sociale e abilità logiche astratte, ma, a dispetto di quel che si suppone, gli individui dominanti sono meno intelligenti di quelli intermedi e subordinati. I pulcini femmina, complessivamente, si sono dimostrate più brave dei maschi.

pulcino Davide rango sociale abilità logiche astratte — La rivincita del pulcino “Davide”: esiste una relazione tra rango sociale e abilità logiche astratte. In foto, Lucia Regolin

Nello scontro tra Davide e Golia nessuno avrebbe scommesso sulla vittoria improbabile del primo, eppure intelligenza e determinazione ribaltarono le forze in campo. Il piccolo diventò gigante e il potente guerriero dimostrò tutta la sua fragilità. Nello studio dal titolo “Low-rank Gallus gallus domesticus chicks are better at transitive inference reasoning” – pubblicato su «Communications Biology» dal gruppo di ricerca guidato da Lucia Regolin del Dipartimento di Psicologia Generale dell’Università di Padova – si dimostra come non sempre chi è in fondo alla scala sociale ha minori capacità e che gli individui dominanti sono quelli peggiori nel ragionamento logico deduttivo.

C’è una spiegazione per questo effetto apparentemente inatteso? Sì, la capacità di compiere inferenze transitive (quelle secondo cui se “A vince su B” e “B vince su C” ci si aspetta che A vinca su C) è di cruciale importanza per poter prevedere la posizione altrui e la propria nella gerarchia sociale, evitando di doversi scontrare direttamente con tutti i membri del gruppo. Quindi una parte delle relazioni non osservabili possono essere dedotte sulla base di quelle osservate, questa abilità risulterebbe cruciale proprio per gli individui nelle posizioni inferiori, che debbono guardarsi bene da confronti fallimentari, mentre potrebbe risultare superflua per gli individui dominanti, i quali possono evitare di curarsi delle gerarchie tra ranghi inferiori.

La ricerca

L’esperimento in cui i pulcini (maschi e femmine) erano impegnati individualmente comprendeva un compito di laboratorio che ha indagato la capacità inferenziale in modo astratto e apparentemente slegato dalle implicazioni sociali sopra menzionate. Ciascun pulcino veniva addestrato a imparare una sequenza di relazioni tra coppie composte da due elementi tratti da 5 diversi oggetti (A>B; B>C; C>D; D>E) in cui la scelta dell’oggetto “corretto” era sempre rinforzata con del cibo. Poi i pulcini dovevano scegliere uno di due oggetti entro la nuova coppia “AE” (primo e ultimo oggetto) ed entro la nuova coppia “BD” (intermedi). Nel test, in entrambi i casi, le coppie incontrate erano formate da oggetti mai sperimentati prima assieme. La scelta di A rispetto ad E era attesa per il semplice fatto che A era sempre stato rinforzato durante l’apprendimento, mentre E era sempre risultato perdente perché l’oggetto, mai rinforzato dal premio del cibo, non era mai selezionato. Scegliere A rispetto ad E è considerato indice del fatto che il pulcino ricorda semplicemente le associazioni apprese durante l’addestramento e tutti i pulcini si sono dimostrati ampiamente in grado di superare questo test. La coppia cruciale è però la coppia BD: sia B che D sono stati presentati sia come oggetti rinforzati (in BC e in DE) che come oggetti non rinforzati (in AB ed in CD) durante l’addestramento.

In natura i polli formano gruppi sociali composti principalmente di femmine, tra le quali i rapporti sociali sono più stretti e la gerarchia è più coesa, dovendo esse competere quotidianamente per le risorse quali cibo e luoghi migliori dove appollaiarsi. Per maschi invece la gerarchia è fornata da un maschio alfa che domina sulle femmine e sui pochi altri maschi “periferici” il cui ruolo nel gruppo è minore. Il rango sociale nello studio era stato valutato in occasione della prima esperienza con altri pulcini coetanei, quando i pulcini avevano solo 5 giorni si vita, contando il numero di beccate date o ricevute a o da altri individui. L’ordine di beccata è di fatto una caratteristica tipica dei gruppi di polli: l’individuo dominante becca gli altri senza o quasi ricevere beccate e gli individui via via subordinati ricevono beccate da tutti i polli più in alto nella gerarchia e beccano a loro volta solo gli individui a loro inferiori.

«Abbiamo notato che alcuni pulcini hanno superato questo test, preferendo B a D, ma questa scelta dipendeva dal loro sesso e rango sociale – dice Lucia Regolin –. Lo studio ha evidenziato che le femmine complessivamente si sono dimostrate più brave dei maschi. Non solo, per entrambi i sessi i peggiori sono risultati gli individui dominanti: in particolare i maschi dominanti sono risultati incapaci di superare il test (ovvero sceglievano a caso tra B e D). I migliori sono risultati gli individui intermedi e i subordinati, specie tra le femmine, dove quelle di rango più basso erano le più brave in assoluto. Che i pulcini fossero in grado di apprendere compiti di inferenza transitiva in laboratorio era noto, così come si sa per molte altre specie animali, ma questo studio – conclude Lucia Regolin – indaga per la prima volta l’esistenza di una relazione diretta tra il rango sociale e le abilità logiche astratte, analizzando questi due aspetti entro il medesimo individuo».

Link alla ricerca: https://www.nature.com/articles/s42003-021-02855-y

Titolo: “Low-rank Gallus gallus domesticus chicks are better at transitive inference reasoning” – «Communications Biology» – 2021 Autori: Jonathan Niall Daisley, Giorgio Vallortigara e Lucia Regolin

Testo e foto dall’Ufficio Stampa Università degli Studi di Padova

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