Il  CERVELLO della beccaccia è unico tra gli uccelli  (Fergus Chuck-Wildlifenotes-Pennsylvania Game Commission-Harrisburg,2004-www.pgc.state.pa.us ).

Il  Cervelletto – che controlla il coordinamento dei muscoli ed il bilanciamento del corpo – è collocato sotto il resto del cervello e sopra la colonna spinale. Una teoria ipotizza che nella evoluzione ancestrale corporea della beccaccia , gli occhi si sono via via collocati indietro nel cranio,il becco si è allungato e le narici e le orecchie si sono avvicinate alla base del becco,il tutto per consentire un miglior sondaggio del terreno dove trovare i vermi . Come risultato di questa dinamica evolutiva, il cervello è stato forzato all’indietro , il cervello medio e posteriore è stato spinto sotto e leggermente in avanti,così si può dire che oggi la beccaccia ha un “cervello capovolto” . Già in precedenza Stanley Cobb ( “On the angle of the cerebral axis in the American Woodcock” – Auk,vol.75,55-59,2959) aveva descritto i particolari di questa singolare conformazione del cervello e cervelletto,ed aveva evidenziato lo stretto rapporto tra bulbo olfattivo ed orbita , argomentando anche l’aspetto evolutivo del rapporto tra “grandi” occhi e becco : gli occhi sarebbero così grandi per facilitare le attività alimentari ed i movimenti notturni (controllo a 360° dei predatori) consentendo di vedere avanti e dietro , ed in alto per l’involo “a colonna” nel bosco , e sarebbero più riparati dal fango smosso dal becco.

Occhi,orecchie ( e relativo orecchio interno con apparato vestibolare) ed apparato olfattivo hanno capacità di coordinarsi per le attività alimentari , e più compiutamente per tutte le attività migratorie (orientamento,assetto di volo,scelte di direzione geografica e di sosta ecc.). Nel suo insieme questo coordinamento ( riflessi ed elaborazioni dei circuiti nervosi ed endocrini) costituisce un eccezionale sistema sensitivo , molto sviluppato nella beccaccia. Come già detto (Chuck F.-2004) “il cervello della beccaccia è unico tra gli uccelli “.

Nervous System: Brain and Special Senses II 

Le orecchie sono anch’esse molto sviluppate (10mm) e sono situate sul prolungamento craniale della parte inferiore del becco e sono sprovviste di padiglione auricolare. L’udito è acutissimo,verosimilmente capace di percepire ed interpretare anche gli ultrasuoni , ed è certamente specializzato nel percepire i rumori prodotti dai vermi nel terreno .

Per facilitare la perforazione e progressione “mirate” nel terreno ,nel becco sono stati ben identificati organi tattili (corpuscoli di Herbst) costituiti da cellule sensoriali che percepiscono vibrazioni e modificazioni di pressione , e quindi permettono di localizzare al meglio i vermi. Per la parte “meccanica” il becco ha intorno alla metà un sistema articolare di micro-ossicini capaci di fare da puleggia per poter aprire e divaricare nel terreno la parte terminale anterior-superiore del becco in modo da poter ingurgitare i vermi.

L’orecchio interno con i canali semicircolari,saccula,otricolo,coclea gestisce il bilanciamento e l’equilibrio anche durante il volo , ed in particolare la coclea ,con il suo epitelio di cellule cigliate sensibile ai mutamenti di pressione e di livello del liquido in essa contenuto,attiva i riflessi cerebellari che coordinano poi i movimenti muscolari utili alle necessità di volo . Queste generalità comuni agli uccelli e con caratteristiche di specializzazione più pronunciate per i migratori,lasciano intendere l’importanza dell’apparato cocleare attivo nel mantenimento dell’equilibrio direzionale ed altimetrico nei voli migratori della beccaccia e nelle capacità di volo nel bosco .

Nella scatola cranica strettamente connesse al cervello vi sono –come nell’uomo – due ghiandole endocrine ( Ipofisi ed Epifisi ) che producono ormoni : le loro attività ,peraltro molto interconnesse tra loro ed il SNC, sono strettamente legate alla luce del giorno . Queste ghiandole sono al vertice di tutto il sistema endocrino ed esercitano un’azione determinante sulle attività di tiroide (TSH),surreni (ACTH),ghiandole sessuali (testicoli ed ovaie / LH,FSH);agiscono anche sul metabolismo esso stesso differenziato secondo l’età ed i cicli stagionali . Stimolano l’accrescimento ed attività delle ghiandole sessuali quando (luce del giorno che si allunga) gli uccelli nei quartieri invernali devono decidere di tornare ai quartieri di riproduzione . Sono invece inibite (luce del giorno che si accorcia) ed inibiscono a loro volta le funzioni sessuali quando gli uccelli devono prepararsi al volo autunnale verso i quartieri di svernamento : la tiroide , ghiandola in parte da loro dipendente, promuove l’accumulo di grasso ed il trofismo muscolare necessari per il lungo volo migratorio.

L’Ipofisi è strettamente connessa con l’ipotalamo (SNC) ed è divisa in due parti (neuroipofisi e adenoipofisi) , risente della luce che quindi è in grado di regolare la produzione di gonadotropine , gli ormoni che regolano il ciclo sessuale : è quindi evidente la connessione con gli stimoli migratori.

L’Epifisi o ghiandola Pineale ,appartiene all’epitalamo ed è collegata con un intreccio di fasci nervosi alle circostanti parti nervose .

 E’ deputata alla produzione di melatonina e regola – come nell’uomo (es.jet-lag)  – i ritmi giorno/notte in dipendenza della luce del giorno.Per regolare questi ritmi esiste un raffinato sistema di comunicazioni nervose che dalla retina nell’occhio (molto sviluppata nella beccaccia) si collega all’ipotalamo portando le informazioni (tipo,intensità) della luce e da qui (SNC) partono impulsi modulati che percorrono le vie del nervo pineale sino alla ghiandola stessa : questi impulsi inibiscono la produzione di melatonina di giorno , e quando poi il buio sopprime questi impulsi la ghiandola è libera di produrre melatonina (c.d. orologio biologico). La ghiandola acquisisce dall’esterno e contiene anche un materiale magnetico ( magnetite – ossido di ferro) e questo materiale in microcristalli endotissutali è considerato alla base delle capacità di navigazione migratoria degli uccelli ( “bussola”) essendo capace di monitorare i campi magnetici dell’ambiente attraversato e quindi influire massivamente all’allineamento del corpo nello spazio .E’ stato accertato sperimentalmente che se si manipola la direzione e l’intensità dei campi magnetici intorno al capo degli uccelli , viene alterata la capacità di orientamento;inoltre viene inibita l’attività propria della ghiandola pineale e si riduce la produzione di melatonina : da ciò deriva lo sconvolgimento dei ritmi circadiani.

Altri recentissimi studi hanno evidenziato capacità di adattamento e controllo delle attività della retina sino a poter regolare cambiamenti di stile di vita “notturna” durante la migrazione : ne riportiamo un elenco .

-         -Wiltschko W.&R. – Magnetic compass orientation in birds and its physiological basis –Naturwissenchaften 89,445-452,2003

-         Kusnar V. e al. – The bird clock :a complex multi-oscillatory and highlydiversified system.- Bio.Rhytm Res.35,121-144,2004

-         Mouritson H.U. e al.- Cryctochromes and neuronal activity markers colocalize in the retina of migratory birds during magnetic orientation – Proc.Nat.Acad.Sci.USA  101,39,14294-14299,2004 .

Come già accennato in precedenza , gli elementi della retina ( alcuni elementi più specificatamente dedicati) hanno funzione di recettori che si attivano con fotopigmenti (oggi sempre più identificati come criptocromi) insieme ad altro tipo di recettori che sono stimolati dalla magnetite ( minerale ferroso- Ossido di Ferro –“Fe3O4 “– ioni metallici tipo A e B in cristalli ) .Questi recettori sono strettamente legati con la branca oftalmica del nervo trigemino e sono sensibilissimi anche a minimali cambiamenti del campo magnetico . Come queste azioni di stimoli e riflessi si coordinano tra loro,rimane ancora sconosciuto. (Beason R.C. – Mechanism of magnetic orientation in birds – Integr.Comp.Biology 45,3,565-573,2005 – www.bione.org ).

ndA: questi elementi relativi alla percezione del  campo magnetico sono certamente da tenere in considerazione per quanto riguarda l’inquinamento magnetico (magnetic pollution) da ripetitori di telefoni cellulari,antenne varie TV e Radar e relativi fenomeni di disorientamento degli uccelli migratori ( vedi in seguito).

Negli uccelli la magnetite è stata isolata nei tessuti del capo , particolarmente nella regione etmoide situata alla base del becco e nella cute della mandibola superiore ,

-         uno basato sulla magnetite presente nei tessuti alla base del becco (vedi qui figura – piccione)

-        

-         uno basato su processi di elaborazione dipendenti dalla luce .

In tal senso questi rilievi dimostrebbero ( Mouritsen H. & Ritz T. – Magnetoreception and its use in bird’s navigation – Current Opinion Neurobiology  15,4,406-414,2005 ) :

-         le risposte comportamentali degli uccelli dipendenti dall’oscillazione del campo magnetico;

-         la presenza di sensori putativi (criptocromi) negli occhi dei migratori;

IMMAGINI  SPECIALI dal WEB – aree specializzate

   Visual processing areas of the brains of four species of birds.

Ventral and dorsal views of the brains of a, Emu (diurnal, flightless); b, Kiwi (nocturnal, flightless); c, Barn Owl (nocturnal, flying), and d, Pigeon (diurnal, flying). OT: optic tectum; ON: optic nerve ; OB; olfactory bulb (which actually consists of a cortical-like sheet in the adult kiwi – V: vallecula. Note the reduced diameter of the optic nerve in Kiwi compared with that in the three other species (see text for actual measurements). In the dorsal view of Kiwi, note the caudal extension of the large telencephalic hemispheres, which completely hide the underlying midbrain. Note also in Kiwi that there is no obvious bulge on the dorsum of the hemisphere that identifies the Wulst in species such as Barn Owl and Emu. Scale bars: Emu, 1 cm; Kiwi, Barn Owl and Pigeon: 0.5 cm.

Bird Vision

QUI’  ELEMENTI DELLA RETINA

Ma viene da domandarsi : “la percezione della luce polarizzata e della luce ultravioletta è così importante per l’attivazione dei meccanismi direzionali negli uccelli migratori ? “

In definitiva , in questo “sesto senso” degli uccelli migratori si realizzerebbero le integrazioni tra stimoli luminosi e recettività magnetica : alcune componenti della luce andrebbero a muovere le lancette ( la lancetta “cumulativa”) della bussola biologica , facilitando così la scelta direzionale . L’elaborazione cerebrale degli stimoli “da orientamento notturno” avverrebbe in un’area del cervello specializzata alla visione notturna (Durham N.C. – Migratory songbirds have a specialized night-vision brain area – ScienceDayly – Proceedings National Academy of Science – may 2005 ) : questa elaborazione consentirebbe –oltre alla guida direzionale dall’emisfero celeste (stelle) – di  “vedere” , letteralmente vedere il campo magnetico terrestre . Queste affermazioni avrebbero documentato riscontro sperimentale .

Un articolo recentissimo (2007), che dimostra  - anche con dettagliate immagini molto “scientifiche” e specialistiche – la realtà di questo “vedere” il campo magnetico è il seguente (contiene ampia bibliografia specifica ) :

Un lavoro molto importante e specifico sull’occhio della beccaccia è quello di

Martin G.R. – Visual fields in woodcocks (Scolopax Rusticola) – Journal of Comparative Physiology 174,6,787-793,1994 –www.springerlink.com/  -  dove si specificano importanti elementi conoscitivi .

-         Sono assenti movimenti dell’occhio significativi .

-         Il campo retinico binoculare è lungo e ristretto; si estende per 190° nel piano sagittale mediano.Quando la testa si pone in una normale postura (becco in angolo di 40° rispetto al piano orizzontale) il campo binoculare si stringe da 25° sopra il becco a 5° sopra il piano orizzontale dietro la testa : stando così le cose le beccacce hanno una copertura di visuale emisferica sopra di loro , ma il becco impedisce in basso la visione completa del terreno .

-         I campi retinici monoculari coprono un angolo di 182° sul piano orizzontale (360° per la visione binoculare) e non vi sono settori ciechi dei campi ottici.

-         La struttura del cranio della beccaccia facilita la visione panoramica sul piano orizzontale.

-         Nel campo dell’anatomia comparata la configurazione del sistema visivo è più finalizzata alla visione utile per mangiare . La copertura visiva  più vasta dell’emisfero celeste nella sua interezza si realizza solo in specie –come la beccaccia – che usano altri sensi (udito,olfatto) per guidare maggiormente l’atto alimentare ( Martin G.R.).( Hall M.I. e al.- Eye shape and activity pattern in birds – Journal pf Zoology 271,437-444,2007 –// - Iwaniuk A.N. e al.- The Comparative Morphology of the Cerebellum in Caprimulgiform Birds: Evolutionary and Functional Implications - Brain Behav Evol 2006;67:53-68 (DOI: 10.1159/000089120 )

consentendo di localizzare Nord e Sud.

Altri elementi utili a comprendere la “navigazione stellare” si possono trarre dalla Rivista on-line  Bird Talk vol.179,8,0ct.2005-Migratory Birds- : Niao Zhi Dao “How birds use the star sto orientate .Latitude and longitude determination using stars” pag 21.

Altri elementi più dettagliati sono rilevabili a : Martin G.R.- The visual problem of nocturnal migration-  in “Gwinner E.editor  Bird Migration .p.186-195 – Publish.Springer-Verlag 1990 .

Queste ultime argomentazioni ci consentono di discutere ed affrontare meglio il problema della “memoria” (aree in verde a sin.)di viaggio e della condizione migratoria “innata” o “genetica” (aree violette) – Uccello a sin. –Uomo a dx.

L’altro elemento di guida riguardante alcune specie di uccelli migranti è l’ olfatto .

  Cranio e fossette delle narici alla base del        

                                                                   Becco

Dobbiamo premettere che –pur essendo sperimentalmente confermata – la navigazione olfattiva non può essere intesa come una soluzione universale per la navigazione migratoria ( Schmidt K.e al.-Bird navigation : has olfactory orientation solved the problem – The Quarterly review of Biology  62,1,31-47,1987). La capacità olfattiva è stata molto studiata nei piccioni viaggiatori (“homing”) con approfondite ricerche condotte già dal 1986 da Floriano Papi e dal suo team dell’Istituto di Scienze Naturali dell’Università di Pisa 

L’analisi dell’influenza olfattiva sulla navigazione migratoria è riportata anche nel lavoro : Berthold P. – Orientation in Birds.The role of experience in Avian navigation and homing in “Control of Bird Migration” p.250-269-Ed.Chapman & Hall,London,1996 .

Lo stesso Autore riferisce anche la possibilità che –specie nella navigazione notturna – gli uccelli possono orientarsi anche recependo suoni (-udito-) particolari come rumore del mare sulle coste,scorrere di fiumi,eventuali fonti di ultrasuoni, oltre ovviamente a suoni (versi di canto) interindividuali o di gruppo utili specie per uccelli giovani che migrano con adulti : ricordiamo tipicamente tordi,allodole,gruccioni,oche,anatre,trampolieri,falchi ecc. (Bird Talk magazine 179,8,oct.2005).

La conoscenza e considerazione  di tutti i seguenti fattori è fondamentale per poter comprendere il fenomeno “migrazione “ :

-         strutturazione genetica

-         stagioni e clima

-         dinamiche meteorologiche

-         modificazioni ormonali

-         modificazioni metaboliche

-         modificazioni tissutali (muta)

-         caratteristiche alimentari

-         risposte sensitive negli apparati visivo,uditivo,olfattivo

-         processi cognitivi e memoria

-         la “bussola biologica”

-         l’ “orologio biologico”

-         il “sesto senso”

-         le risposte e/o modificazioni comportamentali