Prendete una manciata di monete, gettatele sul tavolo e osservatele per pochi secondi: quante sono? Il tempo a disposizione non è sufficiente per poterle contare una ad una, ma siamo comunque in grado di fornire una stima approssimativa.
Per farlo usiamo un sistema cognitivo evolutivamente molto antico, presimbolico e prelinguistico: il “senso del numero”. La capacità di effettuare stime di numerosità non è un’abilità prettamente umana, ma è ampiamente condivisa tra le specie animali.
Anche se può sembrare superflua, questa competenza si rivela in realtà importante; individuare la fonte di cibo più numerosa, capire quanti compagni o quanti nemici abbiamo intorno rendono il senso del numero un potente strumento cognitivo per la sopravvivenza.
Ma come è possibile studiare la cognizione numerica negli animali? E soprattutto, perché farlo?
Iniziamo rispondendo alla prima domanda, e per farlo prendiamo in analisi un interessante pesciolino d’acqua dolce: il pesce zebra. In natura, molte specie di pesci, incluso il pesce zebra, vivono in grandi gruppi al fine di ottenere una maggior protezione dai predatori.
Sfruttando questo naturale comportamento, è stato possibile indagare, in laboratorio, le sue abilità discriminative di quantità con un semplice esperimento. Un pesce viene confinato al centro di una vasca, dal quale può osservare due gruppi di compagni sociali con diversa numerosità, supponiamo due pesci nel primo gruppo e tre pesci nel secondo gruppo. L’ambiente nel quale il pesce si trova è potenzialmente pericoloso, inducendolo, una volta liberato, a cercare protezione unendosi al gruppo di conspecifici più grande.
I risultati ottenuti rivelano che il pesce zebra è in grado di scegliere il gruppo con la quantità (magnitudo) maggiore, e suggeriscono, inoltre, che il grado di accuratezza dipende dal “rapporto” che intercorre tra i due gruppi: è più facile discriminare 4 da 6 compagni (rapporto 2:3) piuttosto che 6 da 8 (rapporto 3:4).
È importante sottolineare che l’uso di alcune variabili fisiche continue, come ad esempio la superficie complessiva occupata dagli elementi che aumenta all’aumentare della numerosità, potrebbe aver aiutato nel compito discriminativo. Risulta quindi più appropriato, in questo caso, parlare di discriminazione di quantità.
Oltre agli aspetti cardinali del numero, dove le numerosità si riferiscono alla magnitudo di un gruppo di elementi, i pesci zebra sono in grado di trattare anche aspetti “ordinali”. L’uso di informazioni ordinali consente di individuare la posizione di uno specifico elemento in relazione ad altri elementi dello stesso gruppo, utile quando al cinema dobbiamo trovare il nostro posto a sedere e iniziamo a contare le poltrone della fila: prima, seconda, terza….
Per indagare tale abilità, i pesci zebra sono stati posti all’interno di un corridoio con 5 uscite identiche disposte sequenzialmente una dopo l’altra lungo uno dei due lati; pur apparendo identiche, solamente una delle 5 uscite era effettivamente aperta (la seconda), consentendo all’animale di passare attraverso di essa e raggiungere un ambiente confortevole (con cibo, ripari e compagni sociali).
I pesci, dopo un po' di esperienza, si dimostrano non solo in grado di identificare l’uscita corretta con un’alta precisione, ma persistono nell’uso di questa abilità numerica anche quando viene modificata la posizione spaziale degli elementi (quando la lunghezza del corridoio o la distanza tra le uscite cambia). Questo suggerisce che l’uso di ordinalità numeriche in natura potrebbe avere un potenziale valore adattivo: per esempio, un animale potrebbe imparare che dopo il terzo albero c’è un riparo, sfruttando un’informazione più affidabile di altre quali la forma o il colore degli elementi, che potrebbero cambiare nel tempo.
Fermiamoci un momento, è bene precisare che il possesso di un “senso del numero” negli animali non permette loro di utilizzare la matematica che tutti noi abbiamo imparato sui banchi di scuola. L’uomo possiede abilità uniche grazie all’uso di simboli convenzionali (come i numeri arabi) che si riferiscono a gruppi di elementi, consentendoci di operare una matematica precisa su piccoli e grandi numeri. Questo però non toglie che la nostra matematica complessa poggi su un senso del numero antico, biologico e condiviso con il regno animale.
Rispondiamo ora alla seconda domanda, quali utilità possiamo attribuire a questo tipo di ricerche? Lo studio della cognizione nelle specie animali ci consente di ricostruire e comprendere l’origine evolutiva e storica della specie umana. Inoltre, l’uso del pesce zebra non è casuale: esso è infatti un eccellente modello usato nel campo della genetica e della biologia dello sviluppo, consentendo di ottenere preziose informazioni riguardo i meccanismi genetici che sottostanno alla comprensione della numerosità e, in campo clinico, su patologie che coinvolgono disturbi specifici nel trattare con le numerosità, come nel caso della “discalculia”.
Lo scorso 20 dicembre Davide Potrich ha ricevuto il Premio per la comunicazione in neuroscienze Aldo Fasolo 2019. ll Premio, riservato a giovani dottorandi e dottori di ricerca attivi nel campo delle neuroscienze, è stato istituito per incoraggiare l’impegno nella comunicazione in campo scientifico e favorire la visibilità dei ricercatori. L'evento è stato promosso dall'associazione InTo Brain e dal dottorato di ricerca in Neuroscienze dell'Università di Torino. Davide Potrich ha presentato uno studio sulla cognizione numerica nei pesci dal titolo “Lezioni di matematica nell’acquario”.