La percezione delle illusioni di movimento negli insetti: un’indagine su Acheta domesticus

Motion perception is one of the most widespread visual functions in the animal kingdom, yet simultaneously one of the most challenging to study outside of our own species: while in humans and several model vertebrates its neural correlates are relatively well characterized—from the Reichardt detector to area V5—the literature on visual motion perception in invertebrates, and specifically in the house cricket (Acheta domesticus), remains almost entirely absent, despite extensive knowledge of its auditory and mechanosensory systems. This thesis addresses this gap by applying an established principle of comparative animal psychology: if an animal exhibits, when presented with an optical motion illusion, the behavioral response expected from a human observer, it is reasonable to infer that it shares at least some of the computational principles underlying the illusion, regardless of how markedly its neural architecture differs from ours. Seventy-one adult house crickets were tested in a spontaneous-choice experimental arena across six different optical motion illusions (Ouchi, Pinna-Brelstaff, Rotating Snakes and two of its variants, and Leviant's Enigma), each paired with a control condition lacking the feature that generates the illusory effect in humans, measuring the proportion of time spent in each half of the arena. All six illusions elicited a significant departure from chance, with medium-to-large effect sizes: three induced avoidance (Ouchi, Pinna-Brelstaff, and the waving illusion), while three induced attraction (Rotating Snakes, its bicycle wheel variant, and Enigma)—a dichotomy that does not mirror the original mechanistic families, but rather appears linked to the overall visual configuration of the stimulus. Sex showed no effect on the behavioral response, whereas body size correlated negatively with attraction, but not with avoidance. These findings suggest that some of the fundamental computational principles of motion perception—from the Reichardt detector to the aperture problem, up to a potential functional equivalent of V5—do not require a unified cortical architecture to manifest as measurable behavior. Ultimately, they pave the way for a deeper investigation into how a species perceptually and evolutionarily so distant from our own interprets motion in the surrounding world.

La percezione del movimento è una delle funzioni visive più diffuse nel regno animale, e insieme una delle più difficili da studiare al di fuori della nostra specie: mentre nell'uomo e in alcuni vertebrati modello i suoi correlati sono relativamente ben caratterizzati, dal rilevatore di Reichardt fino all'area V5, negli invertebrati, e in particolare nel grillo domestico (Acheta domesticus), la letteratura sulla percezione visiva del movimento resta quasi del tutto assente, a fronte di una vasta conoscenza sul suo apparato uditivo e meccanosensoriale. Questa tesi affronta il problema applicando un principio consolidato della psicologia animale comparata: se un animale mostra, di fronte a un'illusione ottica di movimento, la stessa risposta comportamentale attesa in un osservatore umano, è lecito inferire che condivida con noi almeno una parte dei principi computazionali che generano l'illusione, indipendentemente da quanto la sua architettura nervosa sia diversa dalla nostra. Settantuno grilli domestici adulti sono stati esposti, in una scatola sperimentale a scelta spontanea, a sei diverse illusioni ottiche di movimento (Ouchi, Pinna-Brelstaff, Rotating Snakes e due sue varianti, l'Enigma di Leviant), ciascuna affiancata a una condizione di controllo priva dell'elemento che genera l'effetto illusorio nell'uomo, misurando la proporzione di tempo trascorsa in ciascuna metà dell'arena. Tutte e sei le illusioni hanno prodotto uno scostamento significativo dal caso, con dimensioni dell'effetto medio-grandi: tre inducevano evitamento (Ouchi, Pinna-Brelstaff, la waving illusion), tre attrazione (Rotating Snakes, la sua variante a ruota di bicicletta, l'Enigma), in una suddivisione che non ricalca le famiglie meccanicistiche di partenza ma sembra piuttosto legata alla forma visiva complessiva dello stimolo. Il sesso non ha mostrato alcun effetto sulla risposta, mentre la dimensione corporea correlava negativamente con l'attrazione, ma non con l'evitamento. Questi risultati suggeriscono che alcuni dei principi computazionali di base della percezione del movimento, dal rilevatore di Reichardt al problema dell'apertura, fino a un possibile equivalente funzionale di V5, non richiedano l'architettura corticale unificata dell'uomo per manifestarsi in un comportamento misurabile, e aprono la strada a un'indagine più approfondita di come una specie percettivamente ed evolutivamente così distante dalla nostra interpreti il movimento del mondo esterno.