LE SCIENZE 21 gennaio 2020
Alle origini della comunicazione acustica
di Giulia Assogna

La capacità di comunicare attraverso suoni prodotti dall'apparato respiratorio, come i gracidii delle rane o i cinguettii degli uccelli, si è evoluta circa 200 milioni di anni fa. Lo ha stabilito uno studio che ha scoperto inoltre che era associata a stili di vita notturni ma si è conservata come tratto stabile

• evoluzione
• animali

Il cinguettio degli uccelli, l'ululato dei lupi, il barrito degli elefanti, il gracidio delle rane. Sono solo alcuni dei suoni usati dagli animali per comunicare tra loro, richiami ancestrali le cui origini risalgono indietro nel tempo di centinaia di milioni di anni. Ma a quando esattamente? E perché si sono sviluppati in alcune specie e non in altre?

Uno studio guidato da John J. Wiens, dell'Università dell'Arizona, e colleghi, pubblicato su "Nature Communications", risponde ora a queste domande, rivelando per la prima volta che la comunicazione acustica tra i vertebrati si è evoluta tra i 200 e i 100 milioni di anni fa, che si è conservata come tratto stabile nelle diverse linee evolutive e che era inizialmente associata a uno stile di vita notturno.

Per comunicazione acustica si intende quel tipo di comunicazione – condiviso da animali ed esseri umani - che utilizza suoni prodotti solo dal sistema respiratorio e non da altre parti del corpo, per esempio lo sbattimento delle ali. È stata studiata a lungo, ma non si avevano informazioni certe sulle ragioni della sua comparsa.

La ricerca è stata condotta con un approccio filogenetico, cioè ricostruendo un albero di parentela evolutiva tra i gruppi animali, in particolare mammiferi, uccelli, anfibi e rettili. I ricercatori hanno raccolto i dati disponibili in letteratura sulla presenza di comunicazione acustica in 1800 specie di vertebrati vissuti negli ultimi 350 milioni di anni, registrandone anche le abitudini comportamentali e l'ambiente in cui vivevano. Le analisi statistiche dei dati hanno quindi dimostrato che questo genere di comunicazione si è affermato nei gruppi animali con abitudini notturne.

In assenza di luce, infatti, era impossibile allontanare i predatori o attrarre i partner utilizzando caratteristiche fisiche visibili, come i colori o le dimensioni del corpo: trasmettere segnali sonori ha dunque fornito un notevole vantaggio per la sopravvivenza della specie.

Oggi, la comunicazione acustica è presente nel 95 per cento dei vertebrati terrestri, ed è rimasta come carattere evolutivo stabile anche in quei gruppi animali che nel tempo hanno modificato il loro stile di vita acquisendo abitudini diurne. “Sembra che la comunicazione acustica sia stata un vantaggio durante le attività notturne, ma che non abbia costituito mai uno svantaggio nel passaggio alle attività diurne” spiega Wiens. “Abbiamo degli esempi in alcuni gruppi di rane e mammiferi che ora sono attivi di giorno, ma che hanno mantenuto la comunicazione acustica per 200 o 100 milioni di anni, a seconda del gruppo di appartenenza, cioè da quando avevano ancora abitudini notturne”.

Un indizio interessante dell'antico comportamento notturno è che la maggior parte degli uccelli è attiva nel canto soprattutto all'alba. I risultati della ricerca confermano inoltre che la capacità di vocalizzare non è uno stimolo per la diversificazione del gruppo e la nascita di nuove specie, come invece si pensava precedentemente. “Se si guarda a una scala ridotta, pochi milioni di anni, e all'interno di certi gruppi specifici, per esempio le rane e gli uccelli, l'idea sembra funzionare. Ma se si guarda a una scala più ampia, come 350 milioni di anni di evoluzione, ci accorgiamo che la comunicazione acustica non può spiegare tutta la diversità di specie che conosciamo oggi” conclude Wiens.


MIND - Mente & Cervello
Edizione del 04 marzo 2020

Ecco come il cervello distingue il linguaggio dalla musica
Un nuovo studio ha individuato le caratteristiche degli input acustici che permettono al nostro cervello di separare il riconoscimento della melodia dal significato delle parole. Confermata anche la specializzazione dei due emisferi cerebrali: al sinistro compete principalmente la decodifica del contenuto vocale, al destro di quello melodico:

• musica
• linguaggio
• neuroscienze

Due diversi emisferi cerebrali, due sistemi neurali separati: è con questa separazione fisica e con la specializzazione funzionale che il nostro cervello distingue il linguaggio parlato dalla musica.

A questo modello noto da tempo si aggiungono ora alcuni dettagli importanti su come le diverse strutture cerebrali rispondono alle caratteristiche acustiche degli input uditivi, grazie a un nuovo studio pubblicato su “Science” da Philippe Albouy, della McGill University a Montreal, in Canada, e colleghi di altri istituti canadesi e francesi.

Il linguaggio musicale e quello parlato sono facoltà squisitamente umane e per molti aspetti appaiono inestricabilmente legati. I neuroscienziati cercano da tempo di capire in che modo il nostro cervello riesce a separare e riconoscere parole e melodie anche quando si presentano in un’unica onda sonora. Alcuni studi hanno mostrato che la percezione del parlato è legata all’abilità di elaborare modulazioni temporali di breve durata, cioè in pratica alla rapidità con cui vengono emessi i diversi suoni dal parlante. Su questa abilità si basa in gran parte la nostra capacità di distinguere parole simili tra loro come per esempio “bere” e “pere”. La percezione della melodia dipende invece dalla capacità di elaborare le caratteristiche spettrali dei suoni emessi dal parlante, come le fluttuazioni della frequenza acustica.

Albouy e colleghi hanno adottato un approccio sperimentale innovativo, analizzando 10 testi e 10 melodie originali. Da tutte le possibili combinazioni di questi elementi di base hanno ottenuto 100 canzoni che sono state audioregistrate da un soprano che cantava senza l'accompagnamento di strumenti. Hanno poi prodotto in questi brani musicali delle distorsioni in due diverse dimensioni, temporale e spettrale.

Con queste distorsioni, gli autori hanno messo alla prova la capacità di distinguere parole e melodia di 49 volontari. Risultato: le distorsioni nella dimensione temporale potevano compromettere la comprensione semantica del testo udito, ma non il riconoscimento della melodia. Per converso, la manipolazione delle caratteristiche spettrali comprometteva la percezione della melodia, ma non la comprensione del testo.

Gli sperimentatori hanno anche condotto sui volontari una serie di scansioni cerebrali di risonanza magnetica cerebrale funzionale, che consente di visualizzare le aree cerebrali attivate mentre un soggetto è impegnato in un compito. L’esame ha rivelato un’attività neurale asimmetrica: la decodifica del contenuto vocale è avvenuta principalmente nella corteccia uditiva sinistra, mentre il contenuto melodico è stato gestito principalmente in quella destra.

"È noto da decenni che i due emisferi rispondono al discorso e alla musica in modo diverso, ma le basi fisiologiche di questa differenza sono rimaste finora un mistero", ha concluso Philippe Albouy, primo autore dello studio. "Nel nostro studio mostriamo che questa specializzazione emisferica è collegata alle caratteristiche acustiche di base che sono rilevanti per la parola e per la musica, legando così la scoperta alla conoscenza di base dell'organizzazione neurale." (red)

“I Quaderni de Le Scienze n.5” dicembre 2019

“Coscienza” in “Le neuroscienze e il problema irrisolto dell'esperienza cosciente”

Indice:
Il problema più difficile
L'impronta della coscienza
Alla ricerca delle radici della coscienza
La coscienza psichedelica
La ricca dinamica dello stato di coscienza
Come misurare la coscienza
Prove di misure di coscienza
Un algoritmo per stabilire lo stato di coscienza
Lo stato vegetativo, la matematica e la mente nascosta
La coscienza? Una questione di topologia
Alla ricerca della coscienza nascosta

In collaborazione con LE SCIENZE NEWS.
I Quaderni de Le Scienze sono un prodotto digitale in formato PDF, scaricabile e stampabile.