L'uso della distanza, degli angoli e della lunghezza in compiti di riorientamento geometrico nell'apprendimento spaziale del pesce zebra (Danio rerio)

With regard to orientation through geometric cues provided by the environment, it has been studied in depth how animals, including fish, orient themselves by means of the metric properties (long/short) and direction (left/right) in an opaque arena of rectangular shape. In such a characterised environment, information such as the length of surfaces, the direction of a starting position, can be used for individuals to identify the position of a target (the target is to the left/right of the longest/shortest wall) and the distance together with the direction (the target is to the left/right of the nearest/furthest wall). This study aims to investigate the type of geometric relationships (distance-direction, angle-direction, length-direction) exploited by the species Danio rerio in tasks of spatial reorientation conducted in reference memory condition, that is, by operating conditioning, training animals daily until a learning criterion is reached. Four experiments were carried out in two transparent arenas (one rectangular and one square) set up with the addition of monochromatic opaque panels that provided different geometric information, where the fish had to learn to choose the two geometrically equivalent angles lying on the reinforced diagonal of the arena. The results showed that during the reorientation zebrafish were able to encode, within the ten days of training expected, the geometric elements that characterize a rectangular arena using distance, angles and length in relation to direction, a skill that, using spontaneous choice tasks in working memory, do not show for angles and length. In a control experiment, it was also observed that zebrafish were not able to reorient into a square arena that was totally transparent and free of geometric cues, ensuring that it was precisely these cues that ensured that they would be reoriented in the experimental tests. In general, this study highlights the role of the experimental procedure adopted (conditioning training rather than spontaneous choices) and the type of memory involved (long-term rather than short-term) on the susceptibility to geometric spatial relations, which can be easily codified in the light of the experience acquired by animals repeatedly exposed to such macrostructural components.

In merito all’orientamento attraverso indizi geometrici forniti dall’ambiente, è stato studiato in modo approfondito come gli animali, compresi i pesci, si orientino per mezzo delle proprietà metriche (lungo/corto) e di senso (sinistra/destra) in un’arena opaca di forma rettangolare. In un ambiente così caratterizzato, per individuare la posizione di un obiettivo è possibile per gli individui ricorrere a informazioni come la lunghezza delle superfici, alla direzione in riferimento a una posizione di partenza (il target si trova a sinistra/destra del muro più lungo/corto) e alla distanza unitamente alla direzione (il target si trova a sinistra/destra del muro più vicino/lontano). Questo studio si è proposto d’investigare il tipo di relazioni geometriche (distanza-direzione, angoli-direzione, lunghezza-direzione) sfruttate dalla specie Danio rerio in compiti di riorientamento spaziale condotti in condizione di reference memory, cioè, mediante condizionamento operante, addestrando giornalmente gli animali sino al raggiungimento di un criterio di apprendimento. Sono stati eseguiti quattro esperimenti in due arene trasparenti (una rettangolare e una quadrata) allestite con l’aggiunta di pannelli opachi monocromatici che fornivano informazioni geometriche diverse, dove i pesci dovevano imparare a scegliere i due angoli geometricamente equivalenti che giacevano sulla diagonale rinforzata dell’arena. I risultati hanno mostrato che durante il riorientamento gli zebrafish erano in grado di codificare, entro i dieci giorni di addestramento previsti, gli elementi geometrici che caratterizzano un’arena rettangolare utilizzando la distanza, gli angoli e la lunghezza in relazione alla direzione, un’abilità che, usando compiti di scelta spontanea in working memory, non mostrano per gli angoli e la lunghezza. In un esperimento di controllo, è stato inoltre osservato come i pesci zebra non fossero capaci di riorientarsi in un’arena quadrata totalmente trasparente e priva d’indizi geometrici, a garanzia che fossero proprio tali indizi a garantirne il riorientamento nei test sperimentali. In generale, il presente studio evidenzia il ruolo della procedura sperimentale adottata (addestramento in condizionamento operante anziché di scelte spontanee) e del tipo di memoria coinvolta (a lungo termine anziché a breve termine) sulla suscettibilità alle relazioni spaziali geometriche, queste facilmente codificabili in funzione dell’esperienza acquisita dagli animali ripetutamente esposti a tali componenti macrostrutturali.