L'ontogenesi e la filogenesi delle abilità numeriche

In the last decades several studies have demonstrated that some numerical abilities are not strictly related to symbolic language and they are not a human prerogative. Recently the ability to discriminate between two quantities has been demonstrated also in fish. The aim of this project was to study the mechanisms underlying the non verbal numerical abilities in vertebrates. I investigated whether fish possess two independent numerical systems for the representation of small (<4) and large (>4) number or they possess a unique system that operates on the whole numerical scale. Both spontaneous choice and training experiments demonstrated that the ability to discriminate between large quantities was approximate and strongly dependent on the ratio between the numerosities, while discrimination in the small quantity range was not dependent on ratio and discriminating 3 from 4 was as easy as discriminating 1 from 4. The second part of the project regards the ontogeny of the ability to discriminate quantities. These experiments showed that the ability of fish to discriminate small numbers is innate and it is displayed immediately at birth while discrimination of large numbers emerges later as a result of both maturation and social experience. The third part concerns the role of non numerical variables in the discrimination of quantities. These experiments showed that fish are able to discriminate quantities even after the access to non numerical cues was made difficult and that learning a discrimination by using only numerical information is not more difficult than learning it by using only the non numerical variables. Finally, to investigate whether fish and humans share the same non verbal numerical systems, I carried out some experiments in which I compared fish and university students for their ability to discriminate the same numerical contrasts. Taken together these findings support the suggestion that discrete and continuous quantities are processed in humans and nonhuman animals by systems that evolved from a common ancestor more than 450 million years ago.

Negli ultimi anni è stato ampiamente dimostrato che le capacità numeriche non sono una prerogativa esclusivamente umana, infatti alcune abilità numeriche sono presenti anche in molte specie animali. Recentemente è stato dimostrato che anche i pesci sono in grado di compiere delle discriminazioni numeriche, e per questo sono stati utilizzati come modello sperimentale nel presente lavoro, allo scopo di approfondire lo studio dei meccanismi alla base delle abilità numeriche non verbali nei vertebrati. Una prima serie di esperimenti ha indagato se vi siano uno o due sistemi numerici non verbali nei pesci. I risultati, provenienti sia dagli esperimenti condotti con la procedura della scelta spontanea che da quelli condotti con la procedura di addestramento, hanno evidenziato come la capacità di discriminare grandi quantità (>4) sia fortemente influenzata dal rapporto numerico, mentre le discriminazioni tra piccole quantità (<4) non lo siano, in quanto discriminare 1 vs. 4 sarebbe facile quanto discriminare 3 vs. 4. Un secondo aspetto analizzato riguarda l’ontogenesi delle abilità numeriche. Questi esperimenti hanno evidenziato che nei pesci la capacità di discriminare piccole quantità è innata e presente fin dalla nascita, mentre quella di discriminare grandi quantità emerge più tardi come risultato della maturazione e dell’esperienza sociale. In seguito sono stati condotti una serie di esperimenti allo scopo di valutare il ruolo delle variabili non numeriche nelle discriminazioni di quantità: è emerso che i pesci sono in grado di discriminare diverse quantità anche quando l’accesso alle variabili non numeriche viene limitato; inoltre è stato dimostrato come per i pesci non sia più difficile apprendere una discriminazione sulla base della sola informazione numerica piuttosto che affidandosi alle sole variabili non numeriche, suggerendo che anche per i pesci il numero potrebbe essere una caratteristica primaria così come lo sono altre dimensioni degli stimoli. Infine in una serie di esperimenti le prestazioni dei pesci sono state confrontate con quelle degli esseri umani adulti in compiti paragonabili, allo scopo di verificare se i meccanismi alla base della discriminazione non verbale di quantità siano gli stessi in tutti i vertebrati. Nel loro insieme questi dati supportano l’ipotesi che sia nell’uomo che nei pesci le quantità siano elaborate attraverso dei sistemi che potrebbero essere evoluti da un comune antenato più di 450 milioni di anni fa.