Lettura consigliata
Gli scienziati creano una mappa dettagliata del cervello dei dinosauri, Scienza, theguardian.com
Lettura avanzata
Witmer Lab, Perspectives
Witmer e Ridgely, Anatomical Record: Descrizione degli endocasti del T. Rex.
Assegnazione Introduzione
Quanto erano intelligenti i dinosauri? Come possiamo capire l’intelligenza di una creatura estinta da milioni di anni? Un modo è guardare la struttura del suo cervello. Anche se nessuno ha mai visto un cervello di dinosauro, possiamo provare a dedurre la sua struttura facendo qualcosa che è noto come un endocasto del cranio. Ciò che è un endocast è essenzialmente un modello tridimensionale dello spazio interno del cranio, noto anche come scatola cranica. Questo è uno spazio dove normalmente va il cervello. La cosa bella è che non abbiamo bisogno di fare un calco per guardare la struttura interna della scatola cranica. Infatti, possiamo eseguire una scansione CT del cranio fossile e usare un computer per modellare la struttura interna del cranio. Questo ci permette di creare un’immagine abbastanza buona di come sarebbe stato il cervello del dinosauro. Per esempio, guardate l’endocast di questo cervello di Tyrannosaurus Rex eseguito dal laboratorio Witmer dell’Ohio University. Vi sembra familiare?
Endocasto di cervello di tirannosauro. La barra della scala è di 4 cm.
Fonte: Witmer and Ridgely, 2009, The Anatomical Record
Ecco lo stesso cervello nel contesto dell’intero cranio:
Anche se il T. Rex aveva una testa enorme, si può vedere che la scatola cranica è effettivamente molto piccola rispetto alle dimensioni del cranio. In effetti, gran parte del cranio è soprattutto la mascella e i seni. I seni sono dove si trovava l’epitelio olfattivo che serve a percepire gli odori. Quindi, possiamo dedurre che l’olfatto era molto importante per questo dinosauro. Da qui potremmo prevedere che le aree olfattive del cervello del T. Rex sarebbero anche relativamente grandi. Date un’occhiata a questa animazione, che mostra il cranio, i seni e l’endocasto (cervello):
Quindi torniamo indietro e diamo un’occhiata da vicino al cervello, riconoscete alcune regioni del cervello? Le grandi strutture davanti sono i bulbi olfattivi (etichettati ob) e vicino ci sono gli emisferi cerebrali (cer). Altre strutture che siamo abituati a vedere come il tectum ottico o il cervelletto sono difficili da dedurre e probabilmente erano piccole. I rami gialli in basso sono i nervi cranici che portano le informazioni sensoriali dalla testa al tronco encefalico e la cosa rossa a ghirigori è il labirinto vestibolare, che controlla il senso di equilibrio del dinosauro. Complessivamente, il proencefalo del T. Rex è circa 2 pollici di larghezza e 4 pollici di lunghezza. Non molto grande!
Che altro possiamo dire di questo cervello? Mentre non è molto grande rispetto ai cervelli dei mammiferi, è abbastanza grande rispetto ai cervelli di altri dinosauri. Per esempio questo cervello del sauropode Ampelosaurus è grande quanto una noce (mostrato per confronto). Questo ha senso dato che i T-Rex erano carnivori e i carnivori tendono ad avere cervelli più grandi che permettono loro di cacciare.
Se vi ricordate, abbiamo recentemente parlato del quoziente di encefalizzazione, che è una misura che confronta la dimensione del cervello e del corpo e in qualche modo è correlata all’intelligenza di un organismo. Questa misura del QE è problematica per i rettili, gli uccelli e altri vertebrati non-mammiferi, poiché il rapporto tra dimensioni del corpo e cervello varia notevolmente tra le specie. Detto questo, se facciamo un aggiustamento per questo e confrontiamo il QE del T-Rex con quello di un alligatore, il QE del T-Rex è tra 1 e 2, che è circa il doppio di un grande alligatore. Questo significa che il Tirannosauro era più intelligente di un alligatore? Non necessariamente, al massimo possiamo dire che sono nello stesso campo.
Forse un approccio più utile è quello di confrontare l’organizzazione funzionale dei cervelli dei dinosauri con quelli dei coccodrilli e degli uccelli. In termini di evoluzione, i dinosauri si sono evoluti dopo i coccodrilli e poi gli uccelli si sono evoluti dai dinosauri, quindi avrebbe senso che un cervello di dinosauro assomigliasse a un mix tra un cervello di coccodrillo e uno di uccello. In un recente studio, Erich Jarvis e i suoi colleghi della Duke University hanno fatto mappe funzionali del cervello degli uccelli e del cervello dei coccodrilli. Utilizzando speciali tecniche di etichettatura genetica, sono stati in grado di fare mappe funzionali delle varie regioni del cervello coinvolte nell’elaborazione delle informazioni sensoriali e nella generazione di vocalizzazioni (o suoni). Poi, per ottenere la mappa del cervello dei dinosauri, gli scienziati hanno semplicemente unito le mappe del cervello di alligatori e uccelli. Hanno poi preso questa mappa e l’hanno sovrapposta a un endocast del cervello del T-Rex.
Fonte: Erich Jarvis, Chun-Chun Chen, Duke University
Il cervello del dinosauro contiene sei regioni. Una di esse, il mesopallio, è coinvolta in comportamenti ed elaborazioni complesse. Questa è la stessa area che è coinvolta nell’apprendimento e nella generazione di canzoni negli uccelli canori, suggerendo che è tecnicamente possibile che il T-Rex possa aver usato questa regione per comunicare con altri membri della sua specie. Confrontando le diverse regioni del cervello in animali meno evoluti e più evoluti dei dinosauri, possiamo iniziare a dedurre un po’ su come funzionava il cervello dei dinosauri. Ciò che è anche notevole, è che anche se i dinosauri sono estinti da centinaia di milioni di anni, possiamo ancora riconoscere strutture nei loro cervelli che gli animali viventi hanno ancora. L’organizzazione di base del sistema nervoso dei vertebrati è stata mantenuta per milioni e milioni di anni! Risorsa interessante: Se vuoi esplorare ulteriormente gli endocasti, questa pagina del laboratorio Witmer ha un mucchio di endocasti 3D interattivi e filmati da tutti i tipi di specie, viventi ed estinte, dagli umani, alle tigri dai denti a sciabola ai dinosauri.
Istruzioni:
Ora che hai imparato come puoi usare la neuroanatomia comparata per imparare un po’ sulla funzione del cervello negli animali estinti, ora applicherai le tue abilità per determinare la funzione del cervello in creature immaginarie! Per questo compito, genererai un post sul blog in cui dettaglierai l’anatomia e l’organizzazione del cervello di qualsiasi creatura che tu possa immaginare.
1. Scegli un personaggio di fantasia o inventa la tua creatura. Usa un personaggio dei cartoni animati, il tuo Pokémon preferito o il tuo mostro preferito dei film.
2. Considera le diverse abilità sensoriali che la tua creatura ha, così come i diversi tipi di comportamento che deve fare. Poi, basandoti su quello che hai imparato sull’anatomia e l’organizzazione del cervello, progetta il sistema nervoso di questa creatura. Pensa a quali parti del cervello sarebbero le più grandi e quali dovrebbero essere le più piccole. Pensa a quali organi sensoriali avrebbe la tua creatura. E pensa a quali tipi di struttura cerebrale avresti bisogno per sostenere il suo comportamento. Così, per esempio, se dovessi scegliere Bugs Bunny, il suo cervello avrebbe probabilmente la forma del cervello di un coniglio, eccetto che, poiché cammina in posizione verticale, il midollo spinale e il tronco cerebrale sarebbero ad angolo retto rispetto al proencefalo, un po’ come negli umani, invece che dritti all’indietro. Alcune regioni del proencefalo coinvolte nella generazione del linguaggio sarebbero molto più grandi che in un coniglio normale, così come le aree coinvolte nella cognizione sociale come la corteccia prefrontale. A differenza di un coniglio normale, il cervello di Bugs Bunny avrebbe anche una rappresentazione significativamente grande delle sue mani nella sua corteccia somatosensoriale e motoria. Siate creativi! Sentitevi liberi di includere disegni, diagrammi o qualsiasi cosa che vorreste farci sapere sulla vostra creatura. O semplicemente scrivete una serie di paragrafi descrittivi.
3. Una volta che il tuo progetto è completo, clicca sul blog della tua sezione nella colonna di navigazione a sinistra e carica tutto il tuo materiale, comprese le immagini e il testo in un nuovo post del blog. Assicurati di includere un’immagine della tua creatura.