Il video ad alta risoluzione abbinato all’intelligenza artificiale rivela che il camuffamento nelle seppie è più complesso di quanto si pensasse in precedenza

Ora, in uno studio pubblicato il 28 giugno in Naturai ricercatori dell’Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) e del Max Planck Institute for Brain Research hanno dimostrato che il modo in cui le seppie generano il loro schema mimetico è molto più complesso di quanto si credesse in precedenza.

Le seppie creano i loro splendidi modelli di pelle controllando con precisione milioni di minuscole cellule del pigmento della pelle, chiamate cromatofori. Ogni cromatoforo è circondato da un insieme di muscoli, che si contraggono e si rilassano sotto il diretto controllo dei neuroni nel cervello. Quando i muscoli si contraggono, la cellula del pigmento si espande e quando si rilassano, la cellula del pigmento viene nascosta. Insieme, i cromatofori agiscono come pixel cellulari per generare il modello generale della pelle.

Il professor Sam Reiter, che guida l’Unità di neuroetologia computazionale presso l’OIST, ha dichiarato: “Ricerche precedenti suggerivano che le seppie avevano solo una selezione limitata di componenti del modello che avrebbero utilizzato per ottenere la migliore corrispondenza con l’ambiente. Ma la nostra ultima ricerca ha dimostrato che il loro camuffamento la risposta è molto più complicata e flessibile: semplicemente non eravamo stati in grado di rilevarla poiché gli approcci precedenti non erano così dettagliati o quantitativi”.

Per fare la loro scoperta, il team ha utilizzato una serie di fotocamere ad altissima risoluzione per ingrandire la pelle della seppia comune europea, Seppia officinaliS. Gli scienziati hanno presentato le seppie con una gamma di background diversi. Mentre le seppie passavano da un modello mimetico all’altro, le telecamere hanno catturato l’espansione e la contrazione in tempo reale di decine o centinaia di migliaia di cromatofori.

I dati provenienti da circa 200.000 immagini di modelli di pelle sono stati quindi elaborati dal supercomputer dell’OIST e analizzati da un tipo di intelligenza artificiale, nota come rete neurale. La rete neurale ha esaminato in modo olistico i diversi elementi delle immagini del modello della pelle, tra cui rugosità, luminosità, struttura, forma, contrasto e caratteristiche dell’immagine più complesse. Ogni modello è stato quindi collocato in una posizione specifica nello “spazio del modello della pelle”, un termine coniato dagli scienziati per descrivere l’intero spettro dei modelli della pelle generati dalla seppia.

I ricercatori hanno anche utilizzato lo stesso processo per analizzare le immagini dell’ambiente di sfondo e hanno osservato quanto bene i modelli della pelle corrispondessero all’ambiente.

Nel complesso, i ricercatori hanno scoperto che le seppie erano in grado di mostrare una ricca varietà di modelli di pelle e potevano cambiare in modo sensibile e flessibile il loro modello di pelle per adattarsi sia a sfondi naturali che artificiali. Quando lo stesso animale è stato presentato più volte con lo stesso sfondo, i modelli di pelle risultanti differivano leggermente in modi che erano indistinguibili all’occhio umano.

Il percorso che le seppie compivano per raggiungere ogni modello di pelle era indiretto. Le seppie sono passate attraverso una serie di diversi modelli di pelle, fermandosi in mezzo, con ogni cambio di modello che migliorava il mimetismo fino a quando le seppie non si sono stabilizzate su un modello di cui sembravano soddisfatte. Tali percorsi, anche tra gli stessi due ambienti, non erano mai gli stessi, sottolineando la complessità del comportamento della seppia.

“Le seppie spesso superavano il loro modello di pelle bersaglio, si fermavano e poi tornavano indietro”, ha detto Theodosia Woo, primo autore dello studio e studente laureato nel team del Max Planck Institute for Brain Research. “In altre parole, le seppie non si limitano a rilevare lo sfondo e vanno direttamente a uno schema prestabilito, invece, è probabile che ricevano continuamente feedback sul loro schema della pelle e lo usino per regolare il loro mimetismo. Esattamente come ricevono quel feedback – – se usano i loro occhi o se hanno la sensazione di quanto siano contratti i muscoli attorno a ciascun cromatoforo – non lo sappiamo ancora”.

I ricercatori hanno anche esaminato un’altra visualizzazione del modello della pelle, chiamata scottatura, che si verifica quando le seppie impallidiscono in risposta a una minaccia. “A differenza del camuffamento, lo sbiancamento è stato rapido e diretto, suggerendo che utilizza un sistema di controllo diverso e ripetibile”, ha affermato il dott. Dominic Evans, un borsista post-dottorato nel team del Max Planck Institute for Brain Research.

Quando i ricercatori hanno scattato immagini ad alta risoluzione del display sbiancante, si sono resi conto che alcuni elementi del precedente motivo mimetico erano rimasti, con il motivo sbiancante sovrapposto sopra. Successivamente, le seppie torneranno lentamente ma in modo affidabile a mostrare il modello della pelle prima dello sbiancamento.

“Questo suggerisce che le informazioni sul camuffamento iniziale in qualche modo rimangono. Lo sbiancamento è più simile a una risposta che annulla temporaneamente i segnali di camuffamento dal cervello e potrebbe essere controllata da un circuito neurale completamente diverso nel cervello”, ha spiegato il dott. primo autore dello studio ed ex ricercatore post-dottorato nel team del Max Planck Institute for Brain Research. “Il prossimo passo è catturare registrazioni neurali dai cervelli di seppia, in modo da poter capire meglio esattamente come controllano le loro capacità uniche e affascinanti di modellare la pelle”.