La cognizione numerica nelle specie animali: abilità protomatematiche nell'anfibio anuro Bombina orientalis

2009/2010Ricerche nell’ambito della psicologia comparata hanno rilevato soprattutto nell’ultimo decennio la presenza di abilità proto-matematiche in specie animali filogeneticamente molto distanti e nei bambini in età preverbale, abilità che comprendono la possibilità di rappresentare le quantità del mondo esterno e di manipolarle in forma di confronto, di addizioni o sottrazioni, il tutto in assenza delle facoltà linguistiche. Una delle forme più semplici di rappresentazione delle quantità è legata alla discriminazione numerica, la capacità ovvero di emettere giudizi di non eguaglianza tra gruppi di oggetti (Vallortigara et al., 2010). Tale prestazione può essere realizzata nel contesto di una selezione tra stimoli alimentari visibili o non visibili al momento della scelta, oppure ancora nel contesto del cosiddetto “paradigma della violazione dell’aspettativa” (Wynn, 1992). Nonostante le diversità nelle procedure utilizzate, sono emersi degli evidenti parallelismi tra specie diverse – parallelismi che includono la presenza di simili limiti nelle prestazioni (Feigenson et al., 2002) – e che fanno propendere per un’origine ancestrale comune delle abilità proto-matematiche (Piazza et al., 2004; Vallortigara et al., 2010). Lo studio parallelo dei substrati cerebrali che sottendono le diverse forme di valutazioni ha evidenziato nell’essere umano la presenza di una fondamentale indipendenza delle valutazioni proto-matematiche rispetto a quelle forme che richiedono l’accesso a facoltà linguistiche (come l’atto del contare) ed individuato nel Solco intraparietale bilaterale l’area a livello della quale viene costruita una rappresentazione semantica non verbale delle quantità numeriche (ovvero delle grandezze numeriche e delle relazioni tra numeri) (Dehaene et al., 2003; Piazza & Izard, 2009). A livello di questa regione e nella corteccia prefrontale sono stati individuati i cosiddetti number neurons, popolazioni di neuroni che rispondono selettivamente a specifiche numerosità (Nieder et al., 2002). Tuttavia, al fine di poter concludere che una specie animale è in grado di rappresentare l’informazione numerica estratta dall’ambiente esterno, è necessario escludere che la scelta, per esempio nel contesto della semplice discriminazione numerica, sia stata guidata da una qualsiasi delle variabili che tendono a co-variare con il numero, e che sono dette variabili continue. Questa operazione è chiaramente necessaria al fine di poter concludere che si tratta di una discriminazione propriamente numerica, piuttosto che di una discriminazione di quantità (Vallortigara et al., 2010). Il presente lavoro si è posto come principale finalità quella di sottoporre ad indagine sperimentale la presenza, nell’anfibio anuro Bombina orientalis, di una tendenza a discriminare tra gruppi contenenti differenti numerosità di uno stimolo alimentare. Ciò ha compreso obiettivi come individuare eventuali limiti nelle capacità discriminative dei soggetti (in particolare in relazione alla grandezza delle quantità confrontate e al loro rapporto numerico), confrontare le prestazioni osservate con quelle note in altre specie animali al fine di individuare un terreno comune per le facoltà cognitive in ambito proto-numerico e, infine, verificare il ruolo della variabile numerica e/o di eventuali altre variabili “continue” nel guidare la scelta dei soggetti. Un totale di 14 soggetti adulti appartenenti alla specie Bombina orientalis sono stati sottoposti a test ripetuti che li vedevano impegnati in un compito di scelta libera in un contesto di discriminazione numerica tra due gruppi di stimoli alimentari di differente numerosità. I soggetti compivano la scelta partendo da una posizione neutrale nei confronti dei due gruppi e in nessun caso venivano rinforzati. I risultati mostrano che i soggetti hanno espresso scelte statisticamente significative per il gruppo più numeroso – ciò in linea con le previsioni dettate dalla teoria del foraggiamento ottimale –nel caso dei confronti 1 vs. 2 (p=0.0009), 2 vs. 3 (p= 0.0489) ma non 3 vs. 4 (p= 0.4816), dimostrando quindi di essere in grado solo nei primi due casi di discriminare tra le due quantità proposte. D’altra parte, aumentando la distanza tra le quantità confrontate, ma mantenendone constante il rapporto, Bombina orientalis dimostra di riuscire a superare il limite precedentemente individuato di 3 unità, riuscendo dunque nelle discriminazioni 3 vs. 6 (p= 0.0046) e 4 vs. 8 (p= 0.0059) con rapporto pari ad ½, ma non 4 vs. 6 (p= 0.2241) con rapporto pari a 2/3. Questi risultati sono coerenti con quelli ottenuti in altre specie animali ed anche nei bambini in età pre-verbale, con particolare riferimento alla presenza di un limite assoluto per la discriminazione di piccole numerosità e un limite dipendente dal rapporto (che quindi segue la legge di Weber) per la discriminazione di “grandi” quantità (Feigenson & Carey, 2005; Feigenson et al., 2002). Gli esperimenti volti ad indagare la natura della rappresentazione numerica alla base delle prestazioni osservate si sono concentrati sull’esclusione delle variabili continue maggiormente sospettate di guidare la scelta degli anfibi anuri in un contesto alimentare. Tra queste hanno ricevuto particolari attenzioni il peso, il volume e l’area complessiva degli stimoli, la densità degli stessi e il loro movimento. Si è tentato in particolare di pareggiare le suddette variabili continue tra i due gruppi nel caso di peso, densità e movimento, mentre nel caso di volume e perimetro queste due variabili sono state poste contro il numero. I risultati ottenuti dimostrano che i soggetti conservano una preferenza statisticamente significativa per il gruppo più numeroso quando peso, densità e movimento sono equiparati tra i due gruppi. Anche quando volume e perimetro sono posti contro il numero (cioè maggiori nel gruppo meno numeroso), i soggetti continuano a preferire il gruppo numericamente maggiore. I risultati ottenuti, anche se necessitano di ulteriori approfondimenti, fanno propendere verso l’ipotesi che Bombina orientalis sia in grado di utilizzare l’informazione numerica estraendola dall’ambiente circostante nel contesto della risposta di predazione, ciò che costituisce un ulteriore elemento a favore dell’esistenza di un “core knowledge system” relativo all’ambito matematico condiviso tra le specie animali e quindi tra esse omologo.XXII Ciclo198

Crossmodal association between visual and acoustic cues in a tortoise (Testudo hermanni)

: Humans spontaneously match information coming from different senses, in what we call crossmodal associations. For instance, high-pitched sounds are preferentially associated with small objects, and low-pitched sounds with larger ones. Although previous studies reported crossmodal associations in mammalian species, evidence for other taxa is scarce, hindering an evolutionary understanding of this phenomenon. Here, we provide evidence of pitch-size correspondence in a reptile, the tortoise Testudo hermanni. Tortoises showed a spontaneous preference to associate a small disc (i.e. visual information about size) with a high-pitch sound (i.e. auditory information) and a larger disc to a low-pitched sound. These results suggest that crossmodal associations may be an evolutionary ancient phenomenon, potentially an organizing principle of the vertebrate brain

Sixty years of work on Italy’s Orthopteroids biodiversity, the big data of Galvagni collection

Historical Natural History collections are very important in Nature study and environment protection of the environment ,being the depository of essential information. The Fondazione Museo Civico di Rovereto holds twomajor Orthopteroid insects collections that make this museum a landmark on Italian and Mediterranean Orthoptera diversity. Databasing of Galvagni collection allows considerations on geographic and taxonomic coverage fo the late specialist researches.Databasing of Galvagni collection make possibleconsiderations on the late specialist researches, geographic and taxonomic coverage

How Ecology Could Affect Cerebral Lateralization for Explorative Behaviour in Lizards

As recent studies have shown a left-eye preference during exploration in Podarcis muralis, which could be strictly related to its territoriality, we tested the same behaviour in a similar species, but one living in different habitats and showing a different ecology. In particular, we assessed the preferential turning direction in adults of a non-territorial lizard, Zootoca vivipara, during the exploration of an unknown maze. At the population level, no significant preference emerged, possibly for the lack of the territorial habit and the characteristics of the natural environment. Nevertheless, females turned to the left more frequently than males did. We hypothesize this as a motor bias, possibly due to a necessity for females to be coordinated and fast in moving in the environment, because of their viviparous condition and the resultant reduction of physical performance during pregnant periods, which are likely to increase vulnerability to predators

Contribution to the knowledge of Batrachideini (Orthoptera: Tetrigidae): description of two new flightless genera, Naskreckiana and Procellator, and revision of the status of Eotetrix

Kasalo, Niko, Buzzetti, Filippo Maria, Stancher, Gionata, Cambra, Roberto A., Skejo, Josip (2023): Contribution to the knowledge of Batrachideini (Orthoptera: Tetrigidae): description of two new flightless genera, Naskreckiana and Procellator, and revision of the status of Eotetrix. Acta Entomologica Musei Nationalis Pragae 63 (2): 279-292, DOI: 10.37520/aemnp.2023.016, URL: http://dx.doi.org/10.37520/aemnp.2023.01

Threatened and extinct amphibians and reptiles in Italian natural history collections are useful conservation tools

Natural history museums are irreplaceable tools to study and preserve the biological diversity around the globe and among the primary actors in the recognition of species and the logical repositories for their type specimens. In this paper we surveyed the consistency of the preserved specimens of amphibians and reptiles housed in the major Italian scientific collections, and verified the presence of threatened species according to the IUCN Red List, including the Extinct (EX), Extinct in the Wild (EW), Critically Endangered (CR), Endangered (EN), and Vulnerable (VU) categories. Altogether, we analyzed 39 Italian zoological collections. We confirmed the presence of one extinct reptile (Chioninia coctei) and five extinct or extinct in the wild amphibian species (Atelopus longirostris, Nectophrynoides asperginis, Pseudophilautus leucorhinus, P. nasutus, and P. variabilis). Seven CR amphibians, fourteen CR reptile species and the extinct skink C. coctei are shared by more than one institution. Museums which host the highest number of threatened and extinct amphibian species are respectively Turin (17 CR and 1 EX), Florence (13 CR and 1 EX), and Trento (15 CR and 1 EW), while for reptiles the richest museums are those from Genoa (15 CR and 1 EX), Florence (11 CR and 1 EX), and Pisa (7 CR). Finally, we discussed the utility of natural history museums and the strategies to follow for the implementation of their functionality