Higher rewards lead to more accurate flower detection and increased contrast sensitivity in the bumblebee Bombus terrestris

Gli animali sono costantemente bombardati da un flusso di informazioni sensoriali. Un singolo istante racchiude il fruscio delle foglie, l'odore della pioggia, il lampo di un predatore e il colore di un fiore lontano. Per sopravvivere, le creature non possono elaborare ogni singolo dettaglio contemporaneamente; devono filtrare il rumore e concentrarsi su ciò che è importante. Nel regno animale, questo processo di filtraggio è noto come attenzione. Gli scienziati dividono generalmente l'attenzione in due tipi. Il primo è una reazione riflessa a qualcosa di improvviso o luminoso, come un lampo di luce che cattura istantaneamente i tuoi occhi. Il secondo è un processo più deliberato e interno, in cui un animale focalizza i suoi sensi in base a ciò che ha appreso essere prezioso. Se un uccello sa che un certo tipo di bacca è la più dolce, può sintonizzare la sua vista per individuare quella bacca più facilmente, anche se è nascosta nell'ombra. Questa capacità di usare le ricompense passate per affinare la percezione attuale è ben documentata negli esseri umani e in altri vertebrati, ma è rimasto un mistero se gli insetti, con i loro cervelli minuscoli, possiedano uno strumento cognitivo simile.

Un team di ricercatori si è posto l'obiettivo di rispondere a questa domanda studiando il bombo, Bombus terrestris. Volevano vedere se questi insetti potessero usare la memoria di un buon pasto per affinare la vista, aumentando efficacementmente il "contrasto" del mondo circostante per trovare i fiori migliori. Per testare questo, hanno costruito un'arena di foraggiamento controllata dove i bombi dovevano trovare ricompense zuccherine nascoste. La configurazione prevedeva uno schermo per computer che mostrava cerchi verdi che rappresentavano i fiori. Sotto lo schermo, i ricercatori avevano posizionato piccole piattaforme dove i bombi potevano atterrare per bere. L'esperimento si basava su una variabile semplice ma potente: la qualità della ricompensa. Un gruppo di bombi è stato addestrato a trovare bersagli che offrivano una soluzione di zucchero ricca e ad alta concentrazione, mentre un secondo gruppo è stato addestrato su una miscela di zucchero molto più debole e meno soddisfacente. I ricercatori ipotizzarono che i bombi che si aspettavano la ricompensa più ricca sarebbero stati più motivati e che, se possedessero una forma di attenzione top-down, questa motivazione avrebbe reso la loro visione più acuta, permettendo loro di individuare i bersagli anche quando le immagini erano deboli o a basso contrasto.

I risultati hanno confermato che le aspettative dei bombi hanno effettivamente cambiato il modo in cui vedevano il mondo. Quando i bersagli sullo schermo venivano presentati con un contrasto molto basso — rendendoli difficili da distinguere dallo sfondo scuro — i bombi che erano stati addestrati sulla soluzione di zucchero ad alto rendimento erano significativamente più bravi a trovarli. Sceglievano le posizioni corrette più spesso e lo facevano più velocemente rispetto ai bombi addestrati sullo zucchero più debole. I ricercatori hanno misurato il punto esatto in cui i bombi non riuscivano più a vedere i bersagli, noto come soglia di contrasto. Hanno scoperto che il gruppo ad alto rendimento poteva rilevare i bersagli a un livello di visibilità molto più basso rispetto al gruppo a basso rendimento. Ciò suggerisce che i bombi non stessero solo lavorando di più; i loro cervelli stavano attivamente regolando la loro sensibilità visiva, proprio come una fotocamera che aumenta la propria sensibilità in condizioni di scarsa illuminazione, per far risaltare meglio i bersagli preziosi.

Lo studio ha anche esplorato come gli stress ambientali possano interrompere questo delicato processo cognitivo. I ricercatori hanno ripetuto l'esperimento, ma questa volta hanno sciolto un comune pesticida agricolo, l'imidacloprid, nelle soluzioni di zucchero. Questa sostanza chimica è nota per influenzare il sistema nervoso degli insetti. I risultati hanno mostrato che i bombi esposti al pesticida erano meno accurati nel trovare i bersagli, indipendentemente dal fatto che si trovassero nel gruppo ad alto rendimento o in quello a basso rendimento. Tuttavia, a differenza dell'effetto della motivazione, il pesticida non sembrava rallentare il loro tempo di reazione nello stesso modo. I ricercatori suggeriscono che il pesticida possa interferire con le specifiche vie neurali che permettono ai bombi di sintonizzare la loro attenzione, o forse semplicemente ridurre il loro slancio generale nel foraggiare. Il fatto che la sostività chimica abbia interrotto la capacità dei bombi di usare le ricompense apprese per affinare la loro visione evidenzia una vulnerabilità nel loro sistema cognitivo.

In definitiva, questo lavoro fornisce una forte prova del fatto che i bombi possiedono un meccanismo cognitivo simile all'attenzione top-down presente negli esseri umani e in altri vertebrati. Non si tratta solo di un riflesso a colori brillanti; è una strategia appresa in cui il cervello usa il valore di una ricompensa per potenziare la percezione sensoriale. Quando un bombo sa che un fiore vale lo sforzo, il suo cervello lo aiuta a vedere quel fiore più chiaramente. Lo studio funge anche da avvertimento che le sostanze chimiche create dall'uomo possono degradare questa sofisticata capacità, rendendo potenzialmente più difficile per i bombi trovare il cibo necessario per la loro sopravvivenza. Dimostrando che un minuscolo insetto può usare la sua memoria per cambiare il modo in cui vede il mondo, la ricerca approfondisce la nostra comprensione della mente degli insetti e della fragilità dei sistemi che la sostengono.