Neurobiology of Comparative Cognition Group

Perché la neurobiologia della cognizione negli uccelli?

Tradizionalmente, gli studi sulla cognizione complessa si sono concentrati sull'essere umano e sui primati a noi più vicini. Tuttavia, ricerche recenti dimostrano che anche gli uccelli presentano uno sviluppo cognitivo notevole e mostrano comportamenti complessi paragonabili a quelli di molte specie di mammiferi. Nei mammiferi, l'organizzazione laminare della corteccia è considerata fondamentale per le funzioni cognitive superiori. Analogamente ai mammiferi, il pallio degli uccelli — omologo della corteccia — presenta elevate densità neuronali (le densità neuronali del pallio dei primati sono eguagliate da quelle del pollo domestico e superate da quelle dei passeriformi e dei psittaciformi). Tuttavia, anziché una struttura laminare, la corteccia degli uccelli ha sviluppato un'organizzazione nucleare. L'assenza di strati corticali negli uccelli, associata alla similarità nelle capacità cognitive tra mammiferi e uccelli, pone una domanda fondamentale per le neuroscienze: in che modo la struttura cerebrale contribuisce alle sue funzioni? Affrontiamo tale quesito impiegando gli uccelli come modelli animali e indagando una selezione di aree cerebrali che sottendono a funzioni analoghe in uccelli e mammiferi, a fronte delle loro differenze strutturali.

Indagini strutturali e funzionali della formazione ippocampale aviare

Gli uccelli possiedono un'area ippocampale che, a differenza dell'omologo nei mammiferi, è priva di una struttura laminare e le cui suddivisioni anatomiche sono ancora ampiamente dibattute. Utilizzando apparati sperimentali equivalenti a quelli impiegati per i roditori (ad esempio la versione "a secco" del Morris water maze e compiti di orientamento in contesti geometrici delimitati) in combinazione con metodologie neurobiologiche (quali le registrazioni a singola unità e la rilevazione istochimica di marcatori di attività neuronale), indaghiamo in che misura le teorie sviluppate per l'ippocampo dei mammiferi possano essere applicate alla formazione ippocampale degli uccelli.

Meccanismi neuronali dell'interazione sociale negli uccelli

Gli uccelli sono animali fortemente sociali, il che li rende modelli ideali per lo studio dei comportamenti sociali. In tutti i vertebrati, il controllo del comportamento sociale è mediato dal cosiddetto social behaviour network, un insieme di aree interconnesse e ricche di recettori per gli steroidi sessuali. Sebbene l'architettura di base di questa rete sia conservata in tutti i vertebrati, la struttura anatomica di tali regioni cerebrali presenta differenze sostanziali. Il nostro obiettivo è indagare come le aree del social behaviour network interagiscano tra loro non solo nell'ambito dei comportamenti sociali, ma anche nel loro contributo alle funzioni di apprendimento e memoria, generando i complessi comportamenti osservabili negli uccelli.

Elaborazione visiva nel cervello aviare

Nell'essere umano, l'informazione visiva è trasmessa da circa 1 milione di fibre all'interno di ciascun nervo ottico; tale numero corrisponde soltanto al 40% delle fibre presenti nel nervo ottico del pollo domestico. Gli uccelli rappresentano infatti, con ogni probabilità, la classe di vertebrati con il sistema visivo più evoluto. Tuttavia, mentre le omologie tra le vie visive degli uccelli e dei mammiferi sono ben caratterizzate, le equivalenze funzionali tra le stazioni avanzate di elaborazione visiva nel telencefalo degli uccelli e le cortecce visive dei mammiferi rimangono non del tutto chiarite. Ciò risulta particolarmente rilevante per lo studio della cognizione comparata, poiché sono proprio tali stazioni di elaborazione superiore a eseguire i computi più complessi sull'informazione visiva, coinvolti anche nelle funzioni cognitive di livello superiore. Studiamo tali proprietà visive negli uccelli combinando tecniche comportamentali, neuroanatomiche e neurofisiologiche.