giovedì 4 settembre 2014

Non solo orecchio. I musicisti professionisti hanno neuroni specchio specializzati

Trasmetto il seguente comunicato stampa, inviatomi dall'Università di Milano-Bicocca:

Il cervello di musicisti professionisti, che hanno studiato approfonditamente uno strumento musicale ed hanno interiorizzato in modo raffinato il collegamento tra gesto e suono, risponde in maniera automatica all’incongruenza tra un gesto musicale ed il suono che viene prodotto, se l’abbinamento non è perfetto. 
Questo grazie ai neuroni specchio audiovisuomotorila cui esistenza è stata per la prima volta scientificamente dimostrata dallo studio “Audio-visuomotor processing in the Musician’s brain: an ERP study on profesisonal violinists and clarinetists” (DOI: 10.1038/srep05866), appena pubblicato su Scientific Reports, rivista di Nature.com.
La ricerca del Milan Center for Neuroscience dell’Università di Milano-Bicocca (Dipartimento di Psicologia) e dell’ IBFM-CNR è stata guidata da Alice Mado Proverbio, docente di Psicobiologia e Psicologia Fisiologica presso l’ateneo milanese e ha dimostrato, per la prima volta, l’esistenza di neuroni specchio audiovisuomotori che si attivano nel cervello di musicisti professionisti nel momento in cui viene percepita un’incongruenza tra l’immagine di un musicista che suona (video) e il suono effettivamente prodotto (audio) dallo strumento, esclusivamente rispetto allo strumento in cui sono specializzati.
«È nota da tempo l'esistenza di un sistema di neuroni specchio del linguaggio, che permettono di capire il “labiale” delle persone – dice Alice Proverbio – mentre, finora, era poco noto come il cervello di musicisti specializzati in uno strumento si attivi e crei delle connessioni tra la parte visiva e motoria e quella uditiva».
La ricerca  si è svolta in una prima fase presso le aule di clarinetto e di violino del Conservatorio Giuseppe Verdi di Milano (coinvolgendo decine di studenti di livello pre-accademico) e solo successivamente presso il laboratorio del Center for Neuroscience di Bicocca. Sono stati reclutati 32 partecipanti (9 violinisti professionisti, 8 clarinettisti professionisti e 15 persone non musiciste) e ha utilizzato due tecniche di ricerca: la registrazione dell’attività bioelettrica cerebrale (ERPs) e la tecnica di neuroimmagine swLORETA (tomografia elettromagnetica a bassa risoluzione).
Frame tratti dai video
relativi al clarinetto
e al violino
I partecipanti hanno visto 368 video di violinisti e clarinettisti professionisti che suonavano lo stesso spartito con il proprio strumento, con note simili in intensità, tono, altezza e durata.  Per produrre un’incongruenza audiovisiva, nella metà dei casi l’audio non era congruente col video. Sia i musicisti che il campione di controllo, formato da persone non esperte, avevano semplicemente il compito di stabilire il numero di note in una battuta. Nessuno era a conoscenza degli scopi reali dello studio.
I partecipanti hanno assistito a un video inizialmente muto, in cui il musicista si apprestava a suonare una nota: in quel momento si sono attivati i neuroni specchio visuomotori. Ma solamente nel momento in cui la nota è stata effettivamente prodotta, si è evidenziata una reazione fisiologica negativa (N400), perché alcune aree cerebrali hanno avuto una reazione all’incongruenza tra video e audio, tanto maggiore quanto più grande era l’esperienza di studio del musicista rispetto a quello strumento specifico, come si vede nei grafici sottostanti. In particolare, il grafico più in basso mostra le mappe topografiche della distribuzione del segnale bioelettrico registrato in risposta agli 
stimoli incongruenti. Come si può notare, solo nei musicisti, e solo per il proprio strumento musicale (OWN INSTR.) è possibile registrare una negatività da discrepanza tra gesto musicale e suono dopo circa mezzo secondo dall’inizio del suono. 
È come se i musicisti professionisti, grazie allo studio approfondito della musica, avessero interiorizzato così solidamente il collegamento tra suono, gesto e immagine da percepire in maniera automatica un’incongruenza.
Questo studio rivela quindi l’esistenza di un sistema di neuroni specchio audiovisuomotori nel cervello di musicisti professionisti, che codifica la relazione tra gesti, intesi come immagini e risposte motorie, e i suoni musicali che sono prodotti, come risultato dell’apprendimento musicale
L’aver interiorizzato la rappresentazione multimodale di gesti musicali e suoni in modo così profondo consente al musicista di prevedere con precisione (e in anticipo) se il proprio gesto produrrà i suoni desiderati (ad es., correttamente intonati), e consentendo alle aree motorie di ritoccare eventualmente il piano on line, evitando di stonare o “steccare” ancor prima di aver suonato.



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Mado Proverbio, A., Calbi, M., Manfredi, M., & Zani, A. (2014). Audio-visuomotor processing in the Musician's brain: an ERP study on professional violinists and clarinetists Scientific Reports, 4 DOI: 10.1038/srep05866



mercoledì 3 settembre 2014

IX edizione della Notte Europea dei Ricercatori di Frascati Scienza: un'occasione da non perdere per avvicinarsi all'affascinante mondo della ricerca scientifica

<<Considerando in retrospettiva il mio lungo percorso, quello di coetanei e colleghi e delle giovani reclute che si sono affiancate a noi, credo di poter affermare che nella ricerca scientifica, né il grado di intelligenza né la capacità di eseguire e portare a termine con esattezza il compito intrapreso, siano i fattori essenziali per la riuscita e la soddisfazione personale. Nell'una e nell'altra contano maggiormente la totale dedizione e il chiudere gli occhi davanti alle difficoltà: in tal modo possiamo affrontare problemi che altri, più critici e acuti, non affronterebbero.>>
Questo aveva affermato una volta il nostro orgoglio scientifico italiano, Rita Levi Montalcini, premio Nobel per la medicina nel 1986 e scomparsa nel 2012 con grande rammarico da parte del popolo italiano, scientifico e non. Perché, in sostanza, tutti ne abbiamo ammirato la profonda dedizione, una passione per la scienza che ci ha fatto amare la sua persona ancor prima di un ingegno senza eguali, ed è proprio questo l'obiettivo che intendono conseguire la Notte Europea dei Ricercatori e la Settimana della Scienza 2014: mostrare il lato umano della scienza, quello che non fa vedere il ricercatore come uno scienziato pazzo trincerato dietro provette e alambicchi, bensì un essere sensibile, avido di conoscere e divulgare a bambini e adulti quanta scienza possa nascondersi dietro azioni della nostra quotidianità che diamo per scontate. 
Partita nel 2005, la Notte Europea dei Ricercatori è un importante evento finanziato dalla Commissione Europea che si celebra l'ultimo venerdì di settembre, segnando la fine di un'intensa Settimana della Scienza, fitta di eventi ludici ed istruttivi che vedono protagonisti migliaia di ricercatori d'Europa. Quest'anno l'evento festeggerà la sua IX edizione in ben 24 nazioni d'Europa e Paesi limitrofi, nel periodo che andrà dal 22 al 26 settembre, giorno che culminerà con la Notte dei Ricercatori (alcune attività animeranno anche la giornata del 27 settembre).
In Italia quest'anno ben 11 città (Roma, Frascati, Trieste, Bologna, Milano, Ferrara, Catania, Bari, Cagliari, Pavia e Pisa) hanno aderito alla Notte Europea dei Ricercatori e la Settimana della Scienza 2014 coordinata da Frascati Scienza, unite dal comune denominatore della "Sostenibilità", un tema profondo e quantomai attuale, che oggi deve vedere cittadini, politici e scienziati uniti per il comune obiettivo di utilizzare con rispetto e salvaguardare le risorse che il nostro prezioso pianeta ci mette a disposizione. 
Donna e Scienza è uno dei temi
principali della Settimana della
Scienza 2014
Sono ben 150 le iniziative organizzate in quest'edizione in queste 11 città italiane, e coinvolgeranno bambini, giovani, adulti, scuole e professionisti del settore, affinché tutti possano comprendere l'importanza che ogni giorno può avere anche un gesto apparentemente insignificante per rendere sostenibile il nostro futuro. Ad esempio i più piccoli saranno accolti da attività di edutainment ed educazione alla sostenibilità ambientale attraverso l'iniziativa Science Space for Kids oppure spettacoli interattivi con studenti di scuola secondaria di I grado, seminari di orientamento agli studi e spettacoli divulgativi con Scientist' Show; scuole e famiglie potranno fare visita ai siti archeologici di maggiore interesse dell'antica Roma sotto la guida di un geologo, un archeologo ed un chimico, con le Science Trips; per i più grandi saranno invece previsti spazi dedicati alla divulgazione scientifica, grazie all'opera di ricercatori, alcuni dei quali dispenseranno la loro preziosa conoscenza durante aperitivi scientifici, per instaurare un contatto più diretto con il pubblico.
A fare da filo conduttore saranno alcuni importanti temi sulla "Sostenibilità", come Energie Sostenibili, in cui si parlerà di fonti di energia, rispetto per l'ambiente e sviluppo di nuove tecnologie per il risparmio energetico, oppure Donna e Scienza, che vedrà protagoniste alcune ricercatrici desiderose di illustrare alcuni importanti traguardi raggiunti nella ricerca scientifica, o ancora Scienza e Cibo, che affronterà il problema della gestione delle risorse alimentari in un mondo che ogni giorno va incontro ad un sempre più rapido incremento demografico.
Questo e tanto altro ci aspetta alla Notte Europea dei Ricercatori e la Settimana della Scienza 2014, per incorniciare di gioco, spettacolo e disimpegno quanto di più semplice e naturale c'è in ognuno di noi: la curiosità spontanea verso il mondo che ci circonda e la passione di scoprire come esso funzioni. 

sabato 3 maggio 2014

La pesca miracolosa e qualche curiosità sul numero 153

Nel capitolo 21 del Vangelo secondo Giovanni viene raccontato uno dei miracoli di Gesù: la pesca miracolosa.
"La pesca miracolosa"
in un dipinto di Raffaello
In particolare, la vicenda narra di come Gesù giunse in aiuto di 7 dei suoi discepoli, chiedendo loro se avessero da mangiare, ma essi durante la notte non erano riusciti a pescare nulla nel lago di Tiberiade. Gesù così esortò i discepoli a gettare la rete a destra della barca, perché lì sicuramente vi avrebbero trovato qualcosa, e così accadde.
Ecco in particolare le parole di un discepolo, Simon Pietro:
"(21:11) Simon Pietro allora salì sulla barca e tirò a terra la rete piena di 153 grossi pesci; e benché ce ne fossero tanti, la rete non si strappò."
Non è la prima volta che incontriamo questo numero; qualche annetto fa pubblicai infatti un post sui numeri narcisisti (anche detti numeri di Armstrong) e 153 è proprio uno di essi, ma le curiosità aritmetiche legate a questo numero non finiscono qui.
153 è infatti dato dalla somma dei primi 17 numeri:
1 + 2 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12 + 13 + 14 + 15 + 16 + 17 = 153
153 è anche la somma dei fattoriali dei primi 5 numeri naturali:
1! + 2! + 3! + 4! + 5! = 1 + 2 + 6 + 24 + 120 = 153.
153 è anche un numero triangolare o esagonale, cioè rappresentabile geometricamente sotto forma di triangolo o esagono.
Infine, prendiamo un qualsiasi multiplo di 3, ad esempio 36, e sommiamo i cubi delle sue cifre; ripetiamo lo stesso procedimento con il risultato ottenuto, fino ad ottenere... ^_^

E' possibile che dietro l'episodio della pesca miracolosa si nascondesse la conoscenza di alcune proprietà aritmetiche che potevano magari far apparire 153 come un numero curioso e, in un certo senso, di grande fascino e mistero, tale da rappresentare bene l'entità di un miracolo, ma è più probabile che l'intenzionalità allusiva fosse di natura religiosa: 153 potrebbe alludere ai grani di un rosario completo di 15 misteri e 3 avemarie.

mercoledì 30 aprile 2014

Pene femminile, vagina maschile: la natura non smette mai di stupire

Il 17 aprile 2014 sulla rivista Current Biology è stato pubblicato il primo studio su un animale i cui organi genitali e comportamenti sessuali funzionano al contrario. Si tratta di un insetto che vive in Brasile, appartenente al genere Neotrogla, in cui l'accoppiamento funziona in maniera alquanto insolita, già a partire dalla durata, che può oscillare tra 40 e 70 ore, ma non è questa la cosa più interessante. Le femmine, infatti, sono provviste di un organo genitale piuttosto complesso e funzionante, a livello meccanico, come un pene, in grado di penetrare una piccola cavità, simile ad una vagina, presente nel maschio.
Il ginosoma della femmina a destra
inserito nella "cavità vaginale"
del maschio
Questa curiosa caratteristica, unica nel suo genere tra tutti gli animali finora studiati, è stata riscontrata in tutte e 4 le specie del genere Neotrogla e gli studiosi ne sono rimasti molto colpiti. I ricercatori hanno anche provato a separare maschio e femmina dall'accoppiamento, ma hanno notato che l'addome del maschio è stato letteralmente strappato via dalla femmina, senza tuttavia interromperne l'accoppiamento: il ginosoma (così è stato soprannominato l'organo genitale della femmina) è provvisto di spine che permettono alla femmina di tenersi saldamente ancorata al maschio nell'accoppiamento e, una volta inserito, risucchia lo sperma affinché possa poi avvenire la fecondazione e la produzione di uova.
Maschio e femmina di Neotrogla
in accoppiamento
La ragione dietro quest'insolita modalità riproduttiva potrebbe risiedere nel fatto che l'habitat delle specie di Neotrogla è spesso rappresentato da grotte, ambienti poveri di nutrienti in cui, in qualche modo, la femmina deve assicurare a se stessa un adeguato nutrimento per lo sviluppo delle uova; nel caso di Neotrogla, la femmina risucchia col ginosoma non solo lo sperma necessario alla fecondazione, ma anche una cospicua quantità di liquido seminale di cui essa si nutre. Per di più, i maschi di Neotrogla si comportano proprio come le femmine della stragrande maggioranza di specie animali, dal momento che si lasciano penetrare molto difficilmente dalle femmine, e questo sembra in accordo con l'ipotesi di cui abbiamo appena parlato: in parole povere, il "bottino" di liquido seminale, nutriente per la femmina, è una sorta di "dono nuziale", che il maschio concede solo ad alcune femmine, in un meccanismo di selezione sessuale che nel corso dell'evoluzione si è sviluppato in maniera estremamente complessa. E' infatti da strutture preesistenti che se ne sviluppano altre con funzioni diverse, e proprio per questo motivo i ricercatori vogliono comprendere come sia potuta avvenire, nel corso del tempo, la graduale e simultanea trasformazione dei genitali maschili e femminili di Neotrogla.
La natura non smetterà mai di stupire... ^_^

Yoshizawa K, Ferreira RL, Kamimura Y, & Lienhard C (2014). Female Penis, Male Vagina, and Their Correlated Evolution in a Cave Insect. Current biology : CB PMID: 24746797

lunedì 28 aprile 2014

Scoperta l'origine del misterioso suono proveniente dalle acque antartiche

Per molti decenni, a partire dagli anni ’60, il personale a bordo dei sottomarini in perlustrazione nelle acque antartiche ha rilevato un suono ritmico particolare, somigliante al verso di un'anatra, proveniente da diversi punti dell'oceano Meridionale, senza mai tuttavia riuscirne ad identificare la fonte. In uno studio pubblicato di recente, il 23 aprile 2014 su Biology Letters, è stato finalmente svelato l'arcano. 
Nel febbraio 2013 un team internazionale di ricercatori ha installato per la prima volta dei trasmettitori acustici su due esemplari di balenottera minore antartica (Balaenoptera bonaerensis) nella Baia di Wilhelmina, al largo della Penisola Antartica Occidentale, e l'analisi delle onde acustiche emesse dal cetaceo ha mostrato piena corrispondenza con le precedenti registrazioni del "verso d'anatra oceanico". Nel corso di questi anni il suono veniva udito principalmente durante l'inverno australe nell'oceano Meridionale intorno all'Antartide e, più lontano, nei pressi della costa occidentale dell'Australia. Il suono è stato descritto sempre come una serie di pulsazioni ritmiche, emesse secondo un pattern ripetitivo, e rilevato sia alle alte latitudini antartiche, sia a più basse latitudini, come quelle australiane: proprio per questa ragione non si era mai sospettato della balenottera minore antartica, dal momento che finora non ne era mai stata riscontrata la presenza al largo delle coste australiane con osservazioni dirette.
Balaenoptera bonaerensis
Nell'area in cui sono stati registrati i suoni non è stata riscontrata la presenza di altre specie di mammiferi o altri animali capaci di emettere suoni simili, oltre alla balenottera minore antartica, per cui si è potuto concludere che si trattava di lei senza dubbio.
La scoperta fatta da questo studio da un lato ha posto fine ad un annoso mistero, di grande fascino per chi in genere vive al largo dell'Antartide per studiare le caratteristiche di un continente ancora in parte sconosciuto; dall'altro ha consentito di individuare un nuovo areale di distribuzione per una specie di cetaceo difficile da studiare in condizioni normali. In questo modo gli studiosi hanno capito che, monitorando l'emissione del verso del cetaceo, possono anche capirne meglio gli spostamenti, interpretabili come migrazioni stagionali da latitudini alte ad altre più basse in base alla variazione annuale di temperatura delle acque oceaniche.

Risch, D., Gales, N., Gedamke, J., Kindermann, L., Nowacek, D., Read, A., Siebert, U., Van Opzeeland, I., Van Parijs, S., & Friedlaender, A. (2014). Mysterious bio-duck sound attributed to the Antarctic minke whale (Balaenoptera bonaerensis) Biology Letters, 10 (4), 20140175-20140175 DOI: 10.1098/rsbl.2014.0175