10 ore fa
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AGI - Le api, con l'impollinazione, svolgono un ruolo strategico per l'ecosistema, il ciclo di vita delle piante, la biodiversità e la produzione agraria. Una presenza che affianca l'attività umana. Ora uno studio dell'Università di Trento mette in evidenza una vicinanza ancora più profonda.
Ciò che accade nel cervello degli insetti durante il sonno, infatti, mostrerebbe sorprendenti parallelismi con ciò che succede negli esseri umani quando dormono. Il sonno, insomma, a livello di neuroni porterebbe la stessa “firma”.
Lo studio scientifico
La notizia emerge dall'articolo "Neuronal correlates of sleep in honey bees", pubblicato sulla rivista scientifica Neural Networks. Albrecht Haase è l'autore responsabile dello studio, finanziato in parte dal progetto strategico dell'Università di Trento Brain Network Dynamics (Brandy). Gli altri autori sono: Sebastian Moguilner, Ettore Tiraboschi, Giacomo Fantoni, Heather Strelevitz, Hamid Soleimani, Luca Del Torre e Uri Hasson.
Tutti afferenti al Centro Interdipartimentale Mente/Cervello (CIMeC) dell'Università di Trento, dove Haase dirige il laboratorio di Neurofisica, in collaborazione con il Dipartimento di Fisica, e Hasson il gruppo di Integrazione e Informazione.
Un primo sguardo nel cervello di un'ape che dorme
Lo studio ha messo in gioco le diverse competenze presenti nei team: neuroscienziati, neurobiologi, bioinformatici, neuroscienziati computazionali e fisici. "Per la prima volta abbiamo visto cosa succede nel cervello di un'ape da miele che dorme e abbiamo identificato gli stati dei neuroni, che sono come delle firme del sonno", commenta Haase.
Tecnologie avanzate e osservazioni notturne
"La scienza del sonno negli anni ha conosciuto una forte crescita. Gruppi di ricerca in tutto il mondo cercano di svelarne le origini evolutive e le funzioni cognitive. Ma finora i meccanismi del sonno degli invertebrati a livello neuronale sono rimasti poco conosciuti. Il nostro studio esplora questo nuovo territorio e offre il primo studio di imaging per analizzare le reti neuronali durante il sonno negli insetti", racconta.
Gli autori hanno combinato microscopia ottica avanzata del cervello, analisi di apprendimento automatico e modellazione neurale computazionale. Obiettivo: capire come il sonno influisca sulle reti cerebrali della percezione sensoriale, in particolare sui lobi delle antenne, i centri olfattivi primari delle api.
I dati sono stati raccolti automaticamente di notte, poiché è quello il momento in cui le api dormono. I movimenti del corpo sono stati monitorati con una telecamera frontale, mentre l'attività cerebrale è stata osservata simultaneamente con un microscopio a due fotoni. L'analisi della concentrazione di calcio nei neuroni ha permesso di rilevare l'attività sia durante il sonno sia durante la veglia.
Cervello sincronizzato e riduzione della percezione
"Abbiamo dimostrato che durante il riposo le reti cerebrali delle api passano a una modalità di elaborazione sincronizzata e a bassa integrazione di informazioni, simile a ciò che accade nei mammiferi. Con le simulazioni computazionali del cervello abbiamo individuato come cambiano la rete neuronale e le sue connessioni. Il cambiamento di un solo parametro, l'accoppiamento sinaptico tra i neuroni, fa sì che il cervello non ottimizzi più la decodificazione di segnali esterni. Basta questo per ridurre la percezione olfattiva, un segno tipico del sonno".
Implicazioni per ambiente, agricoltura e neuroscienze
Quali prospettive si aprono? "Oltre al valore per le neuroscienze di base, questa ricerca è importante per la salute globale degli impollinatori. Le api da miele sono una specie chiave, con profondo impatto su ecosistema, biodiversità e produttività agricola. Rivelando come il sonno modula la loro elaborazione sensoriale, possiamo comprendere come stress ambientale, pesticidi e cambiamenti climatici possano influire sul comportamento e la sopravvivenza delle api".
Api e cervello umano: nuove possibilità
I risultati dell'Università di Trento potrebbero ispirare nuove ricerche sul ruolo del sonno nelle api. "Durante il sonno, ad esempio, viene consolidata la memoria che consente alle api di orientarsi verso le fonti di cibo".
Inoltre, lo studio potrebbe suggerire nuovi approcci per le neuroscienze umane. "Le api da miele offrono la possibilità di studiare il sonno con risoluzione a livello di singolo neurone, impensabile nell'uomo. I paralleli identificati tra il sonno delle api e quello umano aprono la strada a potenziali applicazioni nello studio del consolidamento della memoria e dei disturbi del sonno anche nelle persone".
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