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Nuovi metodi e tecniche nel rilevamento dei dati biologici
Scheda a cura di Cristiano Bertolucci – Università di Ferrara
L’acquisizione di parametri biologici è uno strumento fondamentale per la moderna ricerca
evoluzionistica. Senza una precisa caratterizzazione di processi complessi come la respirazione, il
battito cardiaco, la riproduzione o l’alimentazione, anche le ricerche di genomica o proteomica non
potrebbero fornire una completa chiave di lettura sul funzionamento e l’evoluzionedegli organismi.
Il comportamento è uno dei fenotipi maggiormente studiati nelle moderne ricerche biologiche. In
particolare, ne rappresenta un’importante manifestazione l'attività locomotoria che risulta essere
implicata direttamente o indirettamente in comportamenti complessi quali riproduzione,
alimentazione ed orientamento.
La radiotelemetria o il radio-tracking sono l’insieme delle tecniche che consentono di ottenere
informazioni sulla posizione, distribuzione, comportamento ed
ecologia degli animali in natura. Si tratta di una tecnica con la
quale gli zoologi studiano i movimenti di una specie animale
Radio
equipaggiando alcuni esemplari con un radiotrasmettitore che
trasmittente
emette il segnale ad una precisa frequenza. Il segnale è captato
da un ricevitore con antenna permettendo di localizzare
l’animale. Le moderne trasmittenti sono ridotte in dimensioni,
impermeabili e con batterie ad elevata autonomia. Sono
applicate all’animale tramite collari, imbracature o per mezzo
di collanti. Negli ultimi anni lo sviluppo della telemetria
Antenna
satellitare GPS ha rappresentato una rivoluzione per gli studi
comportamentali in natura, consentendo di monitorare in
continuo gli individui, permettendo di descrivere meglio i
percorsi migratori, quelli dalle aree di rifugio a quelle di
alimentazione, i ritmi giornalieri di attività.
In laboratorio o in condizioni di cattività esistono diversi sistemi di registrazione delle attività
comportamentali nei vertebrati. Nei piccoli roditori (topi, cavie, ratti, criceti), animali da laboratorio
per eccellenza, si acquisisce la cosiddetta “wheel running activity” che si manifesta all’interno di
una ruota posizionata nella gabbia di allevamento (Fig. 1).
Esempio di wheel-running
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I roditori sono posizionati all’interno di gabbie in plastica trasparente (figura qui sotto, A e B)
equipaggiate con una running-wheel (C e D). Sulla ruota è posizionato un magnete che al passaggio
aprirà e chiuderà un interruttore magnetico. L’interruttore è connesso ad un computer attraverso una
matrice di acquisizione dati. Sul computer è installato un hardware dedicato all’acquisizione delle
rivoluzioni delle ruote nel tempo e un software per la rappresentazione grafica dei dati.
Esempio di gabbie da allevamento dotate di ruote con trasduttore
magnetico del movimento per la registrazione della “wheelrunning activity”
Dato che la “wheel-running activity” è solo una quota dell’attività locomotoria complessiva svolta
dagli animali, molte ricerche prevedono l’utilizzo di un sistema di registrazione dell’attività totale
degli animali per mezzo di un rilevatore ad infrarossi che è posizionabile sulla gabbia di
allevamento. Il movimento dell’animale è percepito dal rilevatore che lo invia ad un computer su
cui sono installati l’hardware e il software necessari
all’acquisizione dell’ attività
locomotoria.
Rilevatori di comportamento
alimentazione: cibo (in alto)
e acqua (in basso).
Un altro comportamento molto
studiato è quello alimentare. In
cattività il consumo di cibo da Rilevatore di attività locomotoria
parte degli animali può essere ad infrarossi.
registrato per mezzo di un
rilevatore ad infrarossi. Per registrare l’attività di abbeveraggio
vengono utilizzati dei rilevatore di tipo meccanico. I comportamenti
alimentari percepiti dal rilevatore sono inviati ad un computer su cui
sarà installato l’hardware e il software necessario all’acquisizione del
comportamento alimentare.
Entrambi i rilevatori sono utilizzabili per registrare l’attività
alimentare in diversi modelli animali quali piccoli mammiferi, uccelli
o rettili.
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Tutti i dati raccolti sono analizzati da softwares dedicati, che permettono sia di riportare in formato
grafico i dati raccolti (per esempio, attogramma nella figura a lato) sia di calcolare i più svariati
paramenti qualitativi e quantitativi deducibili dalle registrazioni dell’attività comportamentali.
Fig. 6. Esempio di attogramma costruito con
Actiview.
Per la registrazione di parametri fisiologici quali temperature corporea, pressione arteriosa o battito
cardiaco vengono utilizzati dei sistemi telemetrici. In pratica si impianta nell’animale, previa
anestesia, una trasmittente di piccole dimensioni che registra i parametri di interesse e li invia ad
una ricevente che elabora il segnale.
Esempi di trasmettitori di parametri fisiologici che si possono impiantare nell’animale studiato
Siti web
Esempi con materiale didattico su studi con telemetria
www.wfu.edu/albatross/index.htm
capi.fido.cz/2001/en/index.html
Sistemi di registrazione dell’attività motoria, alimentare e di parametri fisiologici in cattività
www.minimitter.com
www.actimetrics.com
www.newbehavior.com
www.datasci.com
