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La caccia al gene dei numeri inizia da un pesciolino

Un team internazionale combina analisi comportamentali, ingegneria genetica e tecniche di imaging ottico

Costruire un pesce cervellone, genio della matematica, ma anche, perché no, fornire quel proverbiale bernoccolo a chi proprio con i numeri non riesce a non ingaggiar battaglia. 

Potrebbe diventare realtà grazie ad un pesciolino tropicale, il pesce zebra, e ad un gruppo eterogeneo di scienziati, un fisico statunitense, una genetista inglese e un neuroscienziato italiano, intenzionati a collaborare per trovare, appunto, il «gene della matematica». In che modo? Integrando analisi comportamentali computerizzate, ingegneria genetica e tecniche d’avanguardia di imaging ottico. 

Un progetto di ricerca ambizioso, certo, e quindi «ad alto rischio» scientifico, come lo definisce lo Human Frontier Science Program («Hfsp»), che l’ha finanziato con 350mila dollari all’anno per tre anni. Questa ricerca sull’origine neurobiologica delle capacità numeriche - dal titolo «Imaging the neurobiology of numerosity. The evolution of counting» - si è piazzata al 10° posto tra le 21 finanziate, su 60 proposte selezionate nella prima fase, a partire da 858 domande. 

Oggi conosciamo bene la capacità comune a molti vertebrati - dai pesci ai corvi - di discriminare e stimare le numerosità e anche le basi neurali, evolutivamente antiche, della cognizione di spazio, tempo e, appunto, numero. «Abbiamo ragione di ritenere che esista un sistema evolutivamente conservato che permette agli animali di stimare le grandezze: si tratti di una distanza da compiere, un’attesa presso una fonte di cibo o il numero di predatori all’inseguimento. Sono capacità le cui basi genetiche e neurobiologiche si conservano tra le specie», spiega Giorgio Vallortigara dell’Università di Trento, vincitore del finanziamento con Caroline Brennan del dipartimento di scienze biologiche e chimiche alla Queen Mary University of London e Scott Fraser del dipartimento di ingegneria biomedica della University of Southern California di Los Angeles. 

Come trovare, allora, i «geni del numero»? Esistono già alcuni indiziati, suggeriti dagli studi su discalculia e acalculia nell’uomo. Con un inedito lavoro di squadra si cercheranno i circuiti cerebrali associati ad una maggior acuità numerica dello «zebrafish» attraverso le più avanzate tecniche di imaging ottico, quelle basate sulla microscopia a fluorescenza che permette di osservare il cervello a livello dei singoli neuroni. Individueranno così i geni coinvolti e ne verificheranno la funzione, avvalendosi dell’ingegneria genetica come la «Crispr» per creare varianti di pesci prive di quell’armamentario neurale ritenuto decisivo per il senso del numero. «Ci aspettiamo - ammette Vallortigara - un drammatico passo in avanti nella conoscenza delle basi genetiche della cognizione numerica. Anche umana». 

Nonostante la stretta relazione tra le prestazioni di varie specie di vertebrati con quelle umane nel manipolare quantità numeriche, solo tra uomo e primati c’è, al momento, una conferma di una profonda omologia dei substrati neurali che codificano per spazio, tempo e numero. E comunque i processi molecolari e cellulari sottostanti sono ancora sconosciuti. Tuttavia, a spingere i ricercatori verso l’ipotesi di una continuità filogenetica è il fatto che, nei vertebrati finora studiati, la cognizione numerica ha identiche caratteristiche, come l’effetto della distanza (è più facile confrontare 3 e 6 piuttosto che 4 e 5) e un effetto della grandezza (è più facile distinguere 2 e 3 piuttosto che numeri grandi, come 10 e 11). 

E comunque, anche «nel caso in cui si trattasse di evoluzione parallela indipendente e la presenza del senso del numero non fosse quindi da attribuire a una comune derivazione filogenetica, questo non implicherebbe affatto la diversità dei meccanismi genetici sottostanti». Come a dire che un risultato importante ci sarà ugualmente e che si tratterà della «proof of concept» della possibilità di utilizzare tecniche di ingegneria genetica e microscopia ottica con organismi estremamente semplici ed evolutivamente distanti da noi per studiare funzioni cognitive complesse. 

Scoperti i geni della matematica nel minuscolo cervello del pesce zebra, ritorneremo ai nostri, di cervelli? I ricercatori giurano di sì.  

www.lastampa.it/2017/03/30/scienza/tuttoscienze/la-caccia-al-gene-dei-numeri-inizia-da-un-pesciolino-EIcvXp0DJQCzPpa5VC0IUM/pagina.html

 

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