Sistema sensoriale visivo e comunicazione intraspecifica nei Cephalopoda

The foundation of this research lies in the analysis of the visual sensory system of Cephalopods, focusing on various aspects: their perception of the surrounding reality, how they visualize colors and shapes, and how they communicate with each other through vision. The research particularly focuses on the Coleoidea, a subclass of Cephalopods that includes squid, cuttlefish, and octopuses. The thesis is divided into five chapters: the first chapter delves into the physiology and anatomy of the eye, comparing it with that of vertebrates. In particular, it analyzes the light-sensitive structure of the eye: the retina, from which the ability to detect polarized light is derived. The second chapter examines an experiment that demonstrates achromatopsia in Cephalopods, a form of color blindness that limits them to black-and-white vision, caused by the functional absence of all types of cones in the retina. The third chapter focuses on how Cephalopods manage to camouflage themselves with their surroundings by recreating such vivid colorations, despite being colorblind. It generally discusses how they are able to recognize various colors using an alternative key: chromatic aberration, a distortion of shapes due to the characteristics of the pupil and internal ocular structures. The fourth chapter analyzes the different cellular structures in the dermis that are involved in reproducing the various body patterns of Cephalopods. The following are described: chromatophores (cells containing pigment granules responsible for the colored body parts), iridophores (which produce iridescence and polarize light), and leucophores (responsible for the white areas of the body surface). The fifth and final chapter investigates intraspecific communication in Cephalopods through the use of polarized light. Iridophores polarize light, and the eye can recognize the polarization thanks to specialized rhabdomeric photoreceptors in the retina. In this way, Cephalopods send different polarization signals depending on the situation they are in or based on what they want to communicate to others.

Alla base di questa ricerca vi è l’analisi del sistema sensoriale visivo dei Cefalopodi volta su diversi aspetti: la percezione della realtà che li circonda, come visualizzano i colori e le forme e come comunicano tra loro sfruttando la visione. Le ricerche vertono in particolare sui Coleoidea, una sottoclasse dei Cefalopodi in cui ritroviamo ad esempio calamari, seppie e polpi. La tesi è articolata in cinque capitoli: nel primo capitolo si approfondisce la fisiologia e l’anatomia dell’occhio comparandole con i vertebrati. Si analizza in particolare la struttura fotosensibile dell’occhio: la retina, da cui deriva la capacità di rilevare la luce polarizzata. Nel secondo capitolo si analizza un esperimento che dimostra l’acromatopsia nei Cefalopodi, una forma di daltonismo che li limita ad una visione in bianco e nero, causata dall’assenza funzionale di tutti i tipi di coni nella retina. Il terzo capitolo si concentra su come i Cefalopodi riescono a mimetizzarsi con l’ambiente ricreando colorazioni così variopinte, nonostante questi siano daltonici. Si parla in generale di come riescono a riconoscere i vari colori utilizzando una chiave di lettura alternativa: l’aberrazione cromatica, una distorsione delle forme dovuta alle caratteristiche della pupilla e delle strutture oculari interne. Il quarto capitolo si sofferma ad analizzare le diverse strutture cellulari, presenti nel derma, che sono coinvolte nel riprodurre i vari pattern corporei dei Cefalopodi. Si descrivono: i cromatori (cellule contenenti granuli di pigmento responsabili delle parti corporee colorate), gli iridofori (producono iridescenze e polarizzano la luce) e i leucofori (responsabili delle zone bianche della superficie corporea). Nel quinto ed ultimo capitolo si indaga la comunicazione intraspecifica nei Cefalopodi attraverso l’uso della luce polarizzata. Gli iridofori polarizzano la luce e l’occhio riesce a riconoscere la polarizzazione grazie ai particolari fotorecettori rabdomerici nella retina. In questo modo i Cefalopodi inviano segnali di polarizzazione diversi a seconda della situazione in cui si trovano o in base a ciò che vogliono comunicare agli altri.