L etologia, da Lorenz alle neuroscienze

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1 POLEMICHE CULTURALI L etologia, da Lorenz alle neuroscienze Augusto Vitale A lungo considerata la cenerentola delle discipline biologiche, oggi è diventata una componente importante dello studio degli animali. Le nuove frontiere riguardano l integrazione con le neuroscienze e quella con l etica della sperimentazione. L etologia può essere intesa come lo studio comparato del comportamento degli animali applicando i metodi propri delle scienze naturali. Nel 1963 Niko Tinbergen, nel suo lavoro On Aims and Methods of Ethology, ha gettato le fondamenta teoriche e metodologiche dell etologia. In particolare, Tinbergen ha esplicitato le quattro fondamentali domande che lo studio Augusto Vitale è ricercatore nel Dipartimento di Biologia cellulare e Neuroscienze (Istituto Superiore di Sanità, Roma), dove si occupa di etologia dei primati non umani. Già presidente dell Associazione Primatologica Italiana, è segretario della Federazione Europea di Primatologia. Presso la Commissione europea è membro dell Expert Working Group sulla sperimentazione animale. del comportamento animale affronta: 1) Adattamento. In che modo il comportamento contribuisce a sopravvivenza e riproduzione? 2) Meccanismo. Come funziona il macchinario biologico che causa il comportamento? 3) Sviluppo. Come cambia il comportamento durante la vita, e quali sono le cause del cambiamento? 4) Evoluzione. Qual è la storia evolutiva del comportamento studiato? Nell ottobre del 1973 l Istituto Karolinska a Stoccolma annunciò la decisione di assegnare il premio Nobel per la medicina o fisiologia a tre specialisti nel campo dello studio del comportamento animale. Il primo era Karl von Frisch, dall Università di Monaco, famoso per la scoperta della danza delle api ; il secondo era Konrad Lorenz, dal Max Planck Institute di Seewiesen (Germania), noto per i suoi studi sulle oche selvatiche e per aver descritto il fenomeno dell imprinting; il terzo proveniva dall Università di Oxford, Niko Tinbergen, Vita e Pensiero

2 VITA E PENSIERO Augusto Vitale meritevole di aver individuato, mediante i suoi studi sui gabbiani, i complessi meccanismi che sottintendono l adattamento degli animali all ambiente nel quale vivono. Fu sicuramente un riconoscimento più che prestigioso, per una disciplina che era fino ad allora stata considerata un po come la cenerentola della biologia. L etologia veniva promossa dalla sua posizione di disciplina minore, legata alla storia naturale degli animali, a campo di ricerca all avanguardia e di pari dignità con altre più tradizionalmente blasonate discipline nell ambito della biologia. Charles Darwin stesso fu sicuramente un attento osservatore del comportamento animale. Il suo libro The Expression of the Emotions in Man and Animals ha influenzato molti etologi. Darwin ha incoraggiato gli studi di un suo allievo, George Romanes, il quale ha analizzato l apprendimento, utilizzando però un approccio spiccatamente antropomorfico. Più tardi altri pionieri dell etologia, quali Oskar Heinroth e Julian Huxley, si sono concentrati sullo studio dell istinto, inteso come un comportamento che si manifesta in tutti gli appartenenti a una particolare specie, in una particolare circostanza. Questi studiosi inventarono l etogramma, tuttora un aspetto metodologico molto importante in etologia, che consiste in un catalogo di comportamenti propri di una particolare specie, in un particolare ambito (per esempio, l etogramma del comportamento riproduttivo del topo). Queste liste possono quindi essere utilizzate e arricchite da futuri ricercatori. Un momento importante per la storia dell etologia è stato l identificazione, da parte di Heinroth e del suo allievo Konrad Lorenz, dei moduli di comportamento fissi (Fap, Fixed Action Patterns). Queste sono unità comportamentali istintive che Lorenz descrisse essere manifestati in presenza di un preciso stimolo ambientale. I Fap possono quindi essere comparati tra specie diverse, e le differenze e somiglianze (comportamentali) sono assimilabili alle differenze e somiglianze di tipo morfologico tra specie diverse. Ecco quindi come l etologia entra all interno di un paradigma evoluzionistico, insieme a altre discipline biologiche. Anche se però, come abbiamo visto, dovrà passare del tempo fino ad arrivare a un pieno riconoscimento. Grazie al lavoro di Lorenz e Tinbergen l etologia si sviluppò significativamente nell Europa continentale, durante gli anni che precedettero la Seconda guerra mondiale. Alla fine della guerra Tinbergen si trasferì all Università di Oxford, e ciò portò in quegli anni a uno svi- 116

3 luppo degli studi etologici in Gran Bretagna, anche grazie all apporto di altri studiosi quali William Thorpe, Robert Hinde, Patrick Bateson, presso il Dipartimento di Comportamento animale dell Università di Cambridge, nel villaggio di Madingley. In quello stesso periodo, l etologia cominciò a svilupparsi con successo anche negli Stati Uniti. Una tappa importante per la storia dell etologia si è avuta nel 1970, con la pubblicazione di un lavoro dell etologo inglese John Crook, il quale affermò che era arrivato il momento per l etologia di abbandonare la concezione degli animali esclusivamente come individui, fisologicamente e neurologicamente caratterizzati, ma di concentrarsi invece sul comportamento di gruppi sociali e di studiarne le strutture e relazioni sociali. Nel 1975 fu pubblicato il libro di Edward Wilson, Sociobiology: The New Synthesis, che pose l accento sugli aspetti funzionali e adattativi del comportamento, basandosi su un forte Neo-Darwinismo, facendo tesoro del lavoro di studiosi quali Robert Trivers e William Hamilton. La nascita dell ecologia comportamentale, in qualche modo imparentata con la sociobiologia, ha ulteriormente trasformato la connotazione degli studi etologici. Negli anni più recenti, la sociobiologia ha perduto terreno e supporto, e l etologia si è riavvicinata alla psicologia comparata. Attualmente lo studio del comportamento animale abbraccia e interagisce con una serie di diversi approcci: dallo studio della cognizione animale fino alla psicologia comparata; dallo studio del benessere animale fino alla psicologia evoluzionistica. Non è raro sentir dire che lo studio del comportamento animale in laboratorio non è valido quanto lo studio del comportamento degli animali selvativi, nel loro ambiente naturale. È innegabile che in natura l animale può essere osservato nella sua reale e complessa interazione con l ambiente circostante, sia fisico che sociale. D altra parte, l osservatore in natura deve adattarsi a tempi e modi degli animali che sono oggetto dello studio, con la conseguente dilatazione di tempi e costi di osservazione. Pensiamo per esempio a uno studio sul comportamento anti-predatorio: se vogliamo studiare le reazioni di un particolare individuo alla vista di un predatore, dobbiamo aspettare che il predatore si faccia vivo. Ciò implica tempi di attesa lunghi e alquanto imprevedibili. In laboratorio si possono utilizzare stimoli artificiali, che possono essere controllati sia per quanto riguarda l aspetto quan- POLEMICHE CULTURALI 117

4 VITA E PENSIERO titativo sia qualitativo, che evocano una risposta anti-predatoria. Tale risposta in laboratorio può essere filmata e analizzata con cura in un momento successivo. Va anche detto che, proprio a proposito delle reazioni anti-predatorie, in natura si possono usare modelli e zimbelli di predatore, in un contesto metodologico che mette insieme l osservazione spontanea in natura e l esperimento di laboratorio. L osservazione in condizioni di laboratorio permette inoltre di mantenere fisse alcune variabili che in natura influenzano in maniera incontrollabile il particolare comportamento che vogliamo registrare. Pensiamo per esempio a uno studio cognitivo che ha come scopo lo studio dell abilità di un particolare individuo nel risolvere un particolare problema manuale. In laboratorio si può creare una situazione che permette al soggetto di concentrarsi sul compito per un certo periodo di tempo. In natura ciò sarebbe impossibile, essendo infinite le fonti di distrazione (i compagni di gruppo, la paura dei predatori ). L aspetto più importante è la domanda che viene posta all inizio dello studio. Alcune ricerche possono essere effettuate in natura; altre richiedono invece uno studio di laboratorio. L etologia applicata e l etologia cognitiva Augusto Vitale L etologia applicata è lo studio del comportamento di animali che vengono utilizzati dall uomo in diversi contesti, quali l allevamento da reddito, la sperimentazione animale, o nel caso degli animali da compagnia. È un aspetto dell etologia che negli ultimi anni è diventato sempre più rilevante, grazie a nuove consapevolezze, sia tra il pubblico in generale sia tra gli addetti ai lavori, sulla necessità di fornire agli animali un accettabile grado di benessere. In questo senso un grande contributo è venuto dagli studi di etologia applicati agli animali da reddito. Lo scopo di queste ricerche è in generale di identificare le migliori condizioni di allevamento, che possano comunque garantire un buon prodotto, e un buon ritorno economico per l allevatore, ma nel rispetto delle esigenze di benessere psico-fisico degli animali allevati. Per esempio, possono essere applicati test comportamentali per identificare possibili problemi comportamentali legati a diversi modi di allevamento. L importanza degli studi etologici dal punto di vista pratico è evidente anche nel modo in cui viene affrontato il problema del benesse- 118

5 re animale nei laboratori di ricerca biomedica. Gli studi sul comportamento sono stati fondamentali per identificare le necessità eco-etologiche che vanno rispettate anche nel caso degli animali sperimentali. Per esempio, è stato acquisito dai legislatori il fatto che un animale in gabbia abbia bisogno di esercitare un certo grado di controllo sull ambiente in cui si trova (questa è una nozione presente nella recente Direttiva 2012/63/EU per la protezione degli animali utilizzati nelle procedure scientiche). Un altra applicazione pratica degli studi etologici può riflettersi nel definire la qualità del rapporto uomo-altri animali. Si può pensare per esempio al caso della pet therapy o degli animali da compagnia, dove la conoscenza delle necessità comportamentali dell animale, per esempio i tempi e modi di reazione di un cane in relazione a un certo stimolo, possono avere un impatto importante e positivo per la funzionalità del rapporto stesso. Uno dei più interessanti sviluppi degli ultimi anni nel campo dello studio del comportamento animale è stata la nascita e lo sviluppo dell etologia cognitiva. L etologia cognitiva si occupa di studiare l importanza della consapevolezza e capacità mentali nel comportamento degli animali. Il fondatore di questa disciplina è riconosciuto essere Donald Griffin, zoologo americano specializzato in pipistrelli, che ha posto le fondamenta per lo studio della coscienza negli altri animali oltre la specie umana. Il sue erede è Mark Bekoff, etologo dell Università del Colorado, negli Stati Uniti. L etologia cognitiva si può quindi definire come lo studio delle esperienze mentali degli animali. I dati raccolti in questo contesto teorico provengono sia da osservazioni di comportamento spontaneo in popolazioni naturali, sia da esperimenti compiuti in laboratorio e/o in natura. L etologia cognitiva, enfatizzando lo studio dei comportamenti spontanei in natura, puntualizza che i problemi posti dalla necessità di trovare cibo e partner riproduttivi, di allevare la prole, di evitare i predatori, di comunicare socialmente, richiedono notevoli capacità cognitive, possibilmente molto più complesse e differenti di quelle messe in risalto dai tradizionali studi di psicologia animale condotti in laboratorio. Il termine esperienze mentali vuole indicare che negli animali, oltre ai processi mentali inconsci, esistono anche stati di coscienza. Ciò permette agli animali, in diversi gradi, di provare piacere e dolore, di creare immagini mentali, di avere intenzioni e, in POLEMICHE CULTURALI 119

6 VITA E PENSIERO alcuni casi, di poter leggere le intenzioni del prossimo, e distinguerle come diverse dalle proprie (avere una teoria della mente ). Quindi, generalmente, gli studi di etologia cognitiva riguardano, per esempio, lo studio di processi di apprendimento, risoluzione di problemi, percezione, capacità e processi decisionali, comunicazione e emozione. L etologia cognitiva è quindi un approccio etologico allo studio della cognizione animale. Il futuro della disciplina Augusto Vitale L etologia rimane una disciplina vitale e attuale. Diversi sono i campi nei quali, nei suoi aspetti più applicativi ai quali abbiamo accennato, lo studio del comportamento animale può ancora giocare un ruolo fondamentale. Vogliamo qui solo citare di nuovo l apporto dell etologia per studiare e valutare il benessere degli animali utilizzati in biomedicina e tossicologia. Con la prossima adozione nei Paesi membri della nuova Direttiva 2010/63/EU sulla protezione degli animali utilizzati in laboratorio, la salvaguardia del benessere psico-fisico dei soggetti sperimentali diventerà sempre più una necessità inevitabile, sia per ragioni etiche che per ragioni scientifiche. In questo contesto la figura dell etologo, che affianchi l opera del veterinario designato nell ambito di un particolare progetto di ricerca, potrà fornire la propria esperienza nel prevenire, identificare e rimediare patologie del comportamento, quali le stereotipie, oppure fare in modo che all animale non vengano negate quelle necessità comportamentali tipiche della specie alla quale appartiene. Dal punto di vista più teorico, per esempio, l interazione fra etologia e neuroscienze ha dato luogo alla disciplina della neuroetologia, un campo di studio molto promettente dal punto di vista della ricerca di base. È un ambito di ricerca multidisciplinare, dove l approccio neuroscientifico si indirizza verso il comportamento degli animali in condizioni naturali. Il comportamento animale, in questo senso, si intende essere il risultato della selezione naturale (per esempio, il dover cercare un partner per la riproduzione oppure dover evitare un predatore), più che comportamenti propri di una certa patologia del sistema nervoso centrale, oppure come risultato di particolari condizioni sperimentali di laboratorio. L apporto delle neuroscienze consiste nell illuminare gli aspetti funzionali afferenti al sistema nervoso 120

7 centrale, che sottostanno alla manifestazione di tali comportamenti. Il progresso della neuroetologia è legato al progesso della tecnologia e di nuovi sistemi per la registrazione del comportamento in relazione al sistema nervoso centrale. Il lavoro collaborativo tra neuroscienziati ed etologi porterà sempre più a una migliore comprensione dei meccanismi che regolano il nostro comportamento e quello degli altri animali. C è ancora molto da sapere sul comportamento animale. In questo senso nuovi stimoli possono emergere dalla collaborazione di differenti campi di ricerca. Oggi, insieme agli etologi di formazione più classica, il comportamento animale viene studiato da zoologi, veterinari, antropologi, primatologi, psicologi comparati. Queste interazioni potranno sicuramente portare a nuove intuizioni e conoscenze in un campo di studio che ha mantenuto negli anni un grande fascino, e che promette per il futuro altre eccitanti opportunità di ricerca. POLEMICHE CULTURALI 121