Neuroetologia: cos'è e cosa ricerca?

La neuroetologia è una scienza che si occupa di studiare il comportamento animale dal punto di vista del sistema nervoso. Per farlo si avvale di due discipline scientifiche: la neurobiologia, che studia l'organizzazione e la struttura delle cellule nervose e la loro relazione con il comportamento; e l'etologia, la branca della scienza che studia il comportamento degli animali nel loro habitat naturale.

In questo articolo spieghiamo cos'è la neuroetologia, quali sono le sue origini e i suoi scienziati più rilevanti most e i principali contributi a questa disciplina.

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Cos'è la neuroetologia e cosa studia?

La neuroetologia è una disciplina scientifica che studia, da un approccio evolutivo e comparativo, i meccanismi neurofisiologici coinvolti nel comportamento animale. Questa neuroscienza relativamente nuova si concentra sull'applicazione di strategie per svelare quali strutture e le funzioni del sistema nervoso sono coinvolte nel dispiegamento di comportamenti tipici delle diverse specie animali.

Come suggerisce il nome, questa disciplina unisce le conoscenze della neurobiologia, che studia il funzionamento e l'organizzazione delle cellule del sistema nervoso che mediano la comportamento; sì etologia, la branca della scienza che si occupa di indagare su come e perché gli animali si comportano in quel modo.

Il neuroscienziato tedesco Jörg-Peter Ewert, uno dei pionieri della ricerca neuroetologica, ritiene che questo la scienza mira a cercare di rispondere a domande rilevanti, come quali meccanismi fisiologici spiegano il condotta; come si sviluppa questo comportamento nell'animale; come un certo comportamento favorisce l'adattamento di un esemplare e della sua prole, o qual è la storia filogenetica di un certo comportamento.

Gli specialisti in neuroetologia usano animali con abilità uniche nei loro studi scientifici che possono fungere da modello comparativo quando studi le proprietà del tuo sistema nervoso e come è stato in grado di adattarsi durante lo sviluppo ontogenetico (e a livello filogenetico, in tutte le sue specie) per poter manifestare determinati comportamenti che si adattano ai contesti specifica.

Contesto: etologia e le 4 domande di Tinbergen

Come abbiamo commentato in precedenza, la neuroetologia si basa sull'etologia, che è responsabile dello studio del comportamento animale. Uno dei maggiori contributi a questa disciplina è stato dato durante la prima metà del secolo scorso dallo zoologo olandese Nikolaas Tinbergen, considerato uno dei suoi massimi esponenti.

Tinbergen interpretava il comportamento degli animali come schemi motori stereotipati che sono controllati sia da meccanismi fisiologici interni che da determinati stimoli esterni. Secondo lui, ogni animale sarebbe dotato di un meccanismo comportamentale strettamente limitato e altamente complesso, che è costante in tutta una specie o popolazione.

La chiave per Tinbergen, e per gli etologi in generale, era rispondere alla domanda sul perché gli animali comportarsi come loro e, a loro volta, cercare di comprendere le seguenti chiavi relative a detto domanda:

Qual è il meccanismo di controllo alla base del comportamento animale?

La risposta a questa domanda implicherebbe prendere in considerazione fattori interni (ormonali o neurali) ed esterni (stimoli tattili o visivi, p. ex.).

Come si ottiene questo comportamento nello sviluppo ontogenetico del campione animale?

Questa risposta significherebbe indagare sulla storia dell'animale, determinare le possibili influenze genetiche e ambientali che hanno favorito tale sviluppo.

Qual è il valore adattivo o di sopravvivenza di un determinato comportamento?

In questa risposta dovrebbero essere presi in considerazione aspetti come il significato evolutivo o il vantaggio selettivo di determinati comportamenti animali.

Come si è evoluto questo comportamento nel corso della storia della specie animale?

In questo caso, la risposta sarebbe conto della storia evolutiva del comportamento in questione, analizzando i fattori evolutivi necessari alla comparsa del comportamento nella specie.

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Contributi di neurobiologia

Neurobiologia, che studia i meccanismi biologici attraverso i quali il sistema nervoso regola il comportamento, è un'altra delle discipline scientifiche di cui si nutre la neuroetologia. Questa scienza deve la sua origine, principalmente, a una serie di progressi tecnici e teorici nella ricerca sul sistema nervoso, verificatisi anche a metà del XX secolo.

In questo senso, ci sono state diverse pietre miliari che hanno segnato l'ascesa della neurobiologia: la comparsa della dottrina del neurone di Ramón y Cajal, la presentazione del modello del potenziale d'azione di Hodgkin e Huxley, nonché lo sviluppo di tecniche istologiche, di stimolazione, di registrazione e di tracciamento delle connessioni neurale.

Questi progressi hanno reso più facile per Tinbergen richiedere negli anni '70 una sintesi tra etologia e neurobiologia. lasciare il posto alla neuroetologia, anche se all'inizio non fu facile visto che c'erano grandi difficoltà nell'ottenere i metodi adatto a mettere in relazione le attività di singoli neuroni o tessuti neurali con il comportamento dell'animale nel suo habitat naturale.

Finalmente, diversi scienziati hanno promosso lo sviluppo della neuroetologia; Ad esempio, Erich von Holst, con la sua tecnica di stimolazione cerebrale focale, è stato in grado di dimostrare da diversi esperimenti sugli animali che la stimolazione di alcune aree del cervello dei polli potrebbe suscitare modelli di comportamento aggressivo; o Karl Von Frisch, Hansjochem Autrum e Ted Bullock, che furono pionieri nella ricerca su gli aspetti neurofisiologici alla base del comportamento specifico di api, artropodi e Pesci.

Le indagini di Jorg-Peter-Ewert

Come abbiamo accennato all'inizio, Jorg-Peter-Ewert è uno degli scienziati più ricercati nel campo della neuroetologia. Uno dei suoi studi più rilevanti è stato condotto con gli anfibi, in particolare con esemplari del rospo comune, con lo scopo di indagare i meccanismi neurali coinvolti nella capacità di risposta selettiva di questi animali.

Lo scienziato tedesco ha studiato due tipi di comportamenti controllati visivamente: quelli di orientamento o cattura della preda e quelli di evitamento o fuga. Per suscitare risposte di cattura, ha usato stimoli visivi come barre lunghe, sottili e scure. (fingendo di essere vermi), che ha causato una rapida reazione nel rospo quando si muove attraverso il suo retine.

Non appena due barre laterali sono state aggiunte allo stimolo (a forma di "l"), la risposta all'attacco del rospo tendeva ad essere inibita (il "verme" è diventato un "non verme"). Le cellule gangliari nella retina dell'animale hanno risposto agli oggetti con la giusta velocità e forma, ma non erano in grado di discriminare tra lo stimolo verme e quello non verme.

Lo studio ha scoperto che la stimolazione di una struttura chiamata tetto ottico generava il modello comportamentale associato alla risposta all'attacco del rospo; e d'altra parte, attraverso la stimolazione elettrica di alcune parti del talamo, vengono suscitate risposte difensive di fuga e fuga.

Questa ricerca è solo un esempio di quello che una volta era uno studio pionieristico che ha contribuito con grandi intuizioni alla neuroetologia. Attualmente, il comportamento animale e i suoi correlati neurali sono ancora oggetto di indagine in numerose specie animali: da comportamento aggressivo negli uccelli, comportamento predatorio nelle lucertole o comportamento sociale negli uccelli. primati.

Riferimenti bibliografici:

• Ewert, J. p. (1987). Neuroetologia dei meccanismi di rilascio: cattura delle prede nei rospi. Scienze comportamentali e cerebrali, 10 (3), 337-368.
• Pfluger, H. J., & Menzel, R. (1999). La neuroetologia, le sue radici e il suo futuro. Giornale di fisiologia comparata A, 185 (4), 389-392.