Così diverse, così uguali. Le api con l’impollinazione svolgono un ruolo strategico per l’ecosistema, il ciclo di vita delle piante, la biodiversità, 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 uomini e nelle donne quando dormono. Il sonno, insomma, a livello di neuroni porterebbe la stessa “firma”.
La notizia emerge dall’articolo "Neuronal correlates of sleep in honey bees", pubblicato sulla rivista scientifica Neural Networks.
Albrecht Haase è l’autore responsabile di questo studio, che è stato 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. Lo studio ha messo in gioco le diverse competenze presenti in questi team di neuroscienziati, neurobiologi, neuroscienziati computazionali, bioinformatici 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.
«La scienza del sonno negli anni ha conosciuto una forte crescita, in quanto gruppi di ricerca di tutto il mondo sono impegnati per svelare le origini evolutive e le funzioni cognitive del sonno. 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 di neuroni durante il sonno negli insetti», racconta.
Gli autori hanno combinato microscopia ottica avanzata del cervello, analisi di apprendimento automatico e modellazione neurale computazionale per studiare come il sonno influisca sulle reti cerebrali deputate alla percezione sensoriale, in particolare sui lobi delle antenne, che sono i centri olfattivi primari delle api.
I dati sono stati raccolti automaticamente di notte perché è quello il tempo in cui le api dormono.
I movimenti del loro corpo sono stati monitorati con una telecamera frontale e l’attività cerebrale è stata osservata in contemporanea con il microscopio a due fotoni, dove l’analisi della concentrazione di calcio nei neuroni ha permesso di rilevare l’attività neuronale durante il sonno e la veglia.
«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 ottimizza più la decodificazione di segnale esterno. Basta quindi questo per ridurre la percezione olfattiva, un segno tipico del sonno».
Quali le prospettive che si aprono quindi con questo studio?
«Oltre alla sua rilevanza per le neuroscienze di base, questa ricerca è importante riguardo alla preoccupazione globale per la salute degli impollinatori. Le api da miele sono una specie chiave, con un profondo impatto sulla stabilità dell'ecosistema, sulla biodiversità e sulla produttività agricola grazie al loro ruolo nell'impollinazione. Rivelando come il sonno modula la loro elaborazione sensoriale, questi metodi possono aiutare a capire come stress ambientale, pesticidi e cambiamenti climatici possano influenzare il sonno delle api e quindi il loro comportamento, la cognizione e la stessa sopravvivenza».
I risultati della ricerca dell’Università di Trento possono quindi ispirare ulteriori ricerche sulla funzione del sonno nelle api. «Durante il sonno, ad esempio, viene consolidata la memoria che permette alle api di avere una mappa cognitiva per sapere come volare verso fonti di cibo».
Inoltre, lo studio in futuro potrebbe anche suggerire nuovi approcci per le neuroscienze umane. «Le api da miele offrono l'opportunità di studiare il sonno con una risoluzione a livello di singolo neurone, impossibili da ottenere 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».
Com. St.
