Processamento multimodale delle informazioni nel pulcino di pollo domestico (Gallus gallus): ruolo delle predisposizioni e delle abilità cognitive precoci

In a world that continues to evolve and change, it is crucial for animals’ survival to quickly process and respond to novel situations. Yet, the amount and variety of sensory input coming from the environment greatly exceeds the brain’s processing capacity. To overcome this limit, animals can implement several mechanisms to select and prioritize relevant information. Whereas some of these mechanisms require a considerable effort, both in terms of physical and cognitive resources, others rely on cognitive predispositions, attentional biases, or hemispheric specializations, and can be spontaneously employed by the animals with little or no costs. This work focuses on the precocial mechanisms that favour an initial positive interplay with the environment. The selected model species, the domestic chicken (Gallus gallus) is considered optimal to this aim, as being precocial species, young chicks must be able to interact autonomously with the environment immediately after hatching, thus making it possible for us to study the very early stages of cognition and spontaneous information-processing mechanisms. Section 1 focuses on spontaneous multimodal information integration. In particular, three cases of multimodal information integration are investigated: the spontaneous acquisition of a visuospatial conditioned rule in long-term memory (Study 1), the predisposition to match non-redundant multimodal information with respect to the case of visuospatial crossmodal correspondences (Study 2), and the facilitation effect resulting from a spontaneous precocial association between spatial and numerical information (Study 3). Section 2 focuses on processing modality selection and strategies. A crucial ability to ensure a successful interaction with the environment is that of selecting the optimal processing modality and cognitive strategy among a repertoire of possible alternatives. Study 4 provides evidence of a non-mathematical mechanism based on perceptual grouping on which 1-day-old chicks can rely to solve complex numerical discrimination. Study 5 further deepens the emergence and functioning of such a mechanism, showing that chicks are capable of selecting a perceptual-based or a magnitude-based mechanism depending on a joint analysis of their internal goals and environmental settings. Overall, chicks proved capable of extracting multimodal and unimodal information in several unsupervised (i.e., in the absence of any formal training or experience) situations and of relying on the corresponding mental representations to solve different tasks successfully.

In un mondo in continua evoluzione e mutamento risulta cruciale per la sopravvivenza essere in grado di processare e rispondere velocemente a nuove situazioni. Tuttavia, la quantità e la varietà di input sensoriali che arrivano dall’ambiente esterno eccedono notevolmente le capacità di processamento del cervello. Per poter far fronte a tale limite, gli animali possono implementare diversi meccanismi atti a selezionare le sole informazioni rilevanti. Nonostante alcuni di questi meccanismi siano vincolati da una notevole richiesta energetica, sia in termini fisici che cognitivi, vi sono altri meccanismi che si basano su predisposizioni cognitive, bias attentivi e specializzazioni emisferiche. Questi possono essere messi in atto spontaneamente dagli animali e richiedono un minimo, se non nullo, costo energetico. Il presente lavoro è dedicato allo studio dei meccanismi precoci che vengono utilizzati dagli animali per garantire un primo scambio positivo con l’ambiente. Il modello di ricercar selezionato, ovvero il pulcino di pollo domestico (Gallus gallus) risulta ottimale per questo scopo. Infatti, essendo una specie precoce, il pulcino deve essere in grado di interagire autonomamente con l’ambiente già dai primi istanti dopo la schiusa, rendendo quindi possibile lo studio delle capacità cognitive precoci e delle predisposizioni innate nel processamento delle informazioni. La Sezione 1 è dedicata alla integrazione spontanea delle informazioni multimodali. In particolare, vengono analizzati tre casi di integrazione delle informazioni provenienti da diverse modalità sensoriali: l’acquisizione spontanea di regole condizionali in memorial a lungo termine (Studio 1), la predisposizione a elaborare congiuntamente informazioni non ridondanti, con particolare riferimento al caso delle corrispondenze crossmodali visuospaziali (Studio 2) e l’effetto di facilitazione risultante dal possedere un codice di rappresentazione innato che associa informazioni spaziali e numeriche. La Sezione 2 è dedicata allo studio della selezione della modalità di processamento e delle conseguenti strategie cognitive attutate dall’animale. Infatti, è fondamentale, per garantire il successo nell’interazione con l’ambiente esterno, saper selezionare la modalità di processamento ottimale all’interno di un repertorio di possibili alternative. Lo Studio 4 analizza un caso di meccanismo di processamento percettivo basato sul raggruppamento che permette a pulcini di un giorno di vita di risolvere complesse discriminazioni numeriche. Lo Studio 5 approfondisce lo sviluppo e il funzionamento di tale meccanismo, mostrando come i pulcini siano in grado di selezionare un meccanismo basato sull’analisi percettiva o della grandezza numerica, in base ad un’analisi congiunta dei loro obiettivi interni e delle richieste ambientali. In conclusione, questo lavoro mostra come i piccoli di pollo domestico siano in grado di estrapolare informazioni multimodali e unimodali in diverse situazioni sperimentali in cui non vi è alcun addestramento formale (dunque in maniera spontanea ed automatica). Si è visto inoltre come i pulcini siano in grado di processare mentalmente tali informazioni (in maniera congiunta o unimodale) e di utilizzare la corrispondente rappresentazione mentale per rispondere adeguatamente alle diverse richieste dell’ambiente.