Come gli animali percepiscono il tempo: la scienza dell’orologio biologico

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Per un cane mezz’ora di assenza del padrone può sembrare un’eternità. Una mosca sfugge quasi sempre al colpo della mano umana perché vede il mondo «al rallentatore». Un albero sembra immobile, eppure segue cicli precisi che noi non possiamo cogliere a occhio nudo. Il tempo non è uguale per tutti gli esseri viventi, e la scienza degli ultimi decenni ha cominciato a mostrare quanto la percezione temporale di ogni specie sia legata al suo corpo, al suo cervello e al suo modo di vivere.

Cosa significa «percepire il tempo»

Quando parliamo di percezione del tempo intendiamo la capacità di un organismo di stimare la durata di un evento, di anticipare ciò che accadrà e di distinguere il «prima» dal «dopo». Negli esseri umani questa capacità è studiata da decenni; negli animali è una frontiera relativamente recente delle neuroscienze comparate e dell’etologia.

Esistono almeno due grandi livelli da considerare:

  • La risoluzione temporale: quante immagini al secondo un occhio riesce a distinguere, quante variazioni di un suono un orecchio coglie. È la «velocità» con cui l’animale legge il mondo.
  • Gli orologi interni: i ritmi biologici che scandiscono fame, sonno, riproduzione, migrazione.
Mosca ripresa da vicino
Le mosche superano i 250 Hz di frequenza critica di fusione: vedono il mondo molto più veloce di noi.

Il «frame rate» del cervello: come le specie vedono il tempo

Una misura affascinante della percezione temporale è la cosiddetta frequenza critica di fusione (CFF): quante volte al secondo una sorgente di luce intermittente smette di apparire come una sequenza di lampi e diventa una luce continua. In pratica, è il frame rate dell’occhio.

  • Negli esseri umani la CFF è circa 60 Hz: vediamo continuità sopra le 60 immagini al secondo.
  • Nel cane si aggira fra 70 e 80 Hz: percepisce gli sfarfallii dello schermo TV che a noi sfuggono.
  • Nella mosca arriva ben oltre i 250 Hz.

Questo significa che per una mosca un secondo del nostro tempo equivale, in termini di informazioni visive, a molti secondi del suo. Ecco perché il colpo di una nostra mano arriva, dal suo punto di vista, lentissimo: è come se vedesse un treno frenare con largo anticipo.

Predatori veloci, prede vigili

Gli studi pubblicati su Animal Behaviour negli ultimi anni hanno mostrato una regola generale: gli animali piccoli e con un metabolismo veloce tendono ad avere una CFF più alta. Anche cani e gatti sono leggermente «più rapidi» di noi, mentre tartarughe, balene e grandi mammiferi vivono il mondo a una velocità apparente più lenta.

Gli orologi interni: il ritmo che non vediamo

Oltre alla risoluzione, ogni animale ha orologi biologici che scandiscono cicli di lunga durata. Quasi tutti gli esseri viventi possiedono un orologio circadiano, di circa 24 ore, sincronizzato con il ciclo luce/buio. Ma ne esistono molti altri.

Cicli stagionali

Molti uccelli migratori sentono l’arrivo dell’autunno settimane prima che le temperature scendano. È il loro orologio circannuale a parlare, regolato da ormoni e dalla durata del giorno (fotoperiodo). Lo stesso vale per gli animali che vanno in letargo o che si riproducono in periodi precisi.

Cicli più rapidi

Esistono anche orologi ultradiani più brevi del giorno, che regolano i cicli di sonno-veglia degli uccelli e di alcuni roditori, o le pulsazioni dei segnali ormonali. Persino i singoli neuroni hanno «timer» locali che decidono quando emettere impulsi.

I cani e l’odore del tempo

Un caso curioso e ampiamente studiato è quello dei cani. Uno dei modi con cui sembrano «leggere» il tempo trascorso è — sorprendentemente — l’olfatto. Gli odori dei loro proprietari diminuiscono progressivamente di intensità man mano che le ore passano: si ipotizza che il cane riesca a usare questa curva di decadimento odoroso come un segnale del «quanto tempo è passato».

È una delle ragioni per cui un cane è capace di anticipare il ritorno dell’umano a casa: oltre alla routine, può percepire che la traccia olfattiva si è abbassata a un livello che, in passato, ha coinciso con l’arrivo.

Corvo, animale dalla grande intelligenza
Corvidi e ghiandaie ricordano dove hanno nascosto il cibo e per quanto tempo: è una forma di memoria episodica.

Animali che hanno «memoria del quando»

Alcune specie mostrano una capacità che assomiglia moltissimo alla nostra memoria episodica: ricordare cosa è successo, dove e quando. È stata documentata in animali sorprendenti:

  • Ghiandaie e corvi: nascondono il cibo e ricordano dove l’hanno messo. Tornano a recuperare per primi quello deperibile, dimostrando che valutano quanto tempo è passato.
  • Scimmie cebo e oranghi: in laboratorio mostrano la capacità di pianificare azioni future, scegliendo strumenti per problemi che si presenteranno dopo.
  • Polpi: alcuni studi suggeriscono persino in questi invertebrati una forma di memoria associata al «quando».

Le specie a vita lunghissima: un’altra scala

Esistono esseri viventi la cui esperienza del tempo è quasi inimmaginabile. La vongola Ming, vissuta circa 507 anni nell’Atlantico settentrionale, è il più antico animale individuale mai datato. Alcuni esemplari di squalo della Groenlandia possono superare i 400 anni. Per loro un decennio è un periodo paragonabile a pochi mesi della nostra vita.

All’opposto, le effimere adulte vivono solo poche ore: la loro intera esistenza si compatta in una mattinata.

Perché il tempo «accelera» con l’età

Anche se questo articolo riguarda gli animali, vale la pena ricordare un dato che ci riguarda direttamente: anche negli esseri umani la percezione del tempo cambia nel corso della vita. Da bambini un’estate sembra lunghissima; da adulti vola in fretta. Le neuroscienze attribuiscono questo fenomeno alla minore densità di esperienze «nuove» e al modo in cui il cervello consolida i ricordi. Per molte specie animali vale un principio simile: più stimoli e novità rallentano la percezione del tempo, la routine la accelera.

Tartaruga, simbolo di longevità
Squali della Groenlandia e vongole come la Ming possono superare i 400-500 anni di vita.

Cosa ci insegna la diversità temporale degli animali

Studiare come i diversi animali vivono il tempo non è solo curiosità: ha conseguenze pratiche. Comprendere la CFF dei polli ha modificato i criteri di illuminazione degli allevamenti, per evitare di esporli a luci che a noi sembrano stabili e per loro sono uno sfarfallio stressante. Sapere come i cani percepiscono il tempo aiuta a impostare bene la separazione dal padrone e prevenire l’ansia. Conoscere gli orologi circannuali degli uccelli è essenziale per proteggere le rotte migratorie disturbate dal cambiamento climatico.

Una conclusione che non è una conclusione

Il tempo che misuriamo con gli orologi è una convenzione. Quello che ciascun animale vive dipende da una combinazione di occhi, cervello, metabolismo, abitudini ed ecologia. È un buon promemoria: anche noi esseri umani non abbiamo un tempo «assoluto», ma uno modellato dal nostro sistema nervoso. Forse, ascoltando un cane che ci aspetta o guardando una mosca che ci sfugge, possiamo ricordare che la realtà ha tempi diversi a seconda di chi la abita.

Per approfondire la frequenza critica di fusione e gli studi comparativi si può leggere la voce di Wikipedia su Flicker fusion threshold. Sul nostro blog trovi anche un articolo correlato: perché il tempo sembra accelerare quando invecchiamo.

Domande frequenti sulla percezione del tempo negli animali

Gli animali capiscono che ore sono?

Non nel senso umano dell’orologio. Però hanno orologi biologici interni molto precisi, scanditi dalla luce del Sole, dai ritmi ormonali e dalla routine quotidiana. Spesso «sanno» quando aspettarsi un pasto o l’arrivo di una persona familiare.

Perché le mosche sono così difficili da colpire?

Perché percepiscono molte più immagini al secondo di noi. La loro frequenza critica di fusione è oltre il quadruplo della nostra: per loro un movimento di un decimo di secondo è lentissimo e prevedibile.

Un cane sa quanto tempo siamo stati via?

Sembra di sì, almeno in modo approssimativo. Gli studi indicano che usa una combinazione di orologio circadiano, routine e perfino il decadimento dell’odore del proprietario per stimare il tempo trascorso.

Quanto vive l’animale più longevo?

La vongola Ming, una Arctica islandica pescata nel 2006, aveva 507 anni. Alcuni squali della Groenlandia possono superare i 400 anni di vita, rendendoli i vertebrati più longevi conosciuti.

Anche le piante percepiscono il tempo?

In senso lato sì: hanno orologi circadiani molecolari che regolano apertura dei fiori, fotosintesi e crescita. Non c’è un’esperienza soggettiva, ma c’è un’elaborazione biologica del tempo molto sofisticata.

Cosa rallenta la percezione del tempo negli animali?

L’abbondanza di stimoli nuovi, l’attività, l’arousal (eccitazione). Una vita di pura routine, in cattività o in ambienti impoveriti, tende invece ad accelerare la percezione, simile a quanto avviene negli esseri umani che vivono giornate molto ripetitive.