Migliaia di baffi intelligenti sulla proboscide: ecco i segreti del tatto degli elefanti

“Vedono” con la proboscide, o quasi. Perché le migliaia di vibrisse, i baffi che la ricoprono, consentono agli elefanti di “leggere” nel dettaglio ciò che li circonda, e adeguarvisi. Sensori intelligenti, quasi un prodigio della natura, che garantiscono a questi mammiferi un senso del tatto sviluppatissimo, con il quale sopperiscono a una vista invece più limitata. Arrivano da un nuovo studio, frutto di una collaborazione interdisciplinare tedesca, guidata dal Dipartimento di Intelligenza Aptica del Max Planck Institute for Intelligent Systems, elementi sorprendenti sul più sviluppato tra i sensi degli iconici pachidermi, lasciando in dote ai ricercatori principi intriganti, da mutuare nel campo della robotica e dei sistemi intelligenti.

Pubblicata sulla rivista Science, con il titolo “Functional gradients facilitate tactile sensing in elephant whiskers”, la ricerca, in larga parte inedita analizza – fino alla scala del nanometro, un miliardesimo di metro - la fisiologia dei baffi degli elefanti, scoprendovi una base rigida in grado di trasformarsi gradualmente in una punta morbida, di consistenza simile alla gomma. Una caratteristica, questa, che consente agli elefanti di sfiorare gli oggetti con facilità, fornendo una “codifica” unica del contatto lungo la loro lunghezza. Di qui la capacità, già osservata in natura, di afferrare con precisione una singola arachide, o una patatina senza romperla.

A capo dello studio Andrew K. Schulz, esperto di biomeccanica degli elefanti, e Katherine J. Kuchenbecker, del Dipartimento di Intelligenza Aptica dell’MPI-IS: i due hanno collaborato con neuroscienziati della Humboldt University di Berlino e con scienziati dei materiali della University of Stuttgart.Il team interdisciplinare ha così studiato i baffi della proboscide per comprenderne la forma, la porosità e la rigidità, scoprendo differenze sostanziali rispetto ai baffi di topi e ratti: quelli degli elefanti sono spessi e simili a lame, con sezione appiattita, base cava e lunghi canali interni che ricordano la struttura delle corna di pecora e degli zoccoli di cavallo. Una “architettura porosa” che ne riduce la massa e offre resistenza agli urti, consentendo agli elefanti di prelevare centinaia di chili di cibo al giorno, di qualsiasi consistenza, senza correre il rischio di danneggiare i baffi, che non sarebbero altrimenti in grado di ricrescere.

Con una serie di simulazioni, effettuate con un maxi baffo stampato in 3D, è stato poi valutato come geometria, porosità e gradiente di rigidità influenzino la risposta al contatto. E si è scoperto che la transizione da base rigida a punta morbida facilita la localizzazione del punto di contatto lungo il baffo, consentendo all’elefante di manipolare con attenzione e cura anche oggetti delicati. Gli ingegneri definiscono questo fenomeno come embodied intelligence, intelligenza incorporata: accade, sorprendentemente, anche con le vibrisse dei gatti. “I risultati dello studio aggiungono un tassello importante alla comprensione della percezione tattile di questi affascinanti animali e aprono nuove prospettive di ricerca sul legame tra proprietà dei baffi e calcolo neuronale”, sottolinea Lena V. Kaufmann, neuroscienziata alla Humboldt University di Berlino.

E la scoperta già lascia immaginare applicazioni artificiali: sensori bio-ispirati con un gradiente di rigidità artificiale simile a quello dei baffi dell’elefante potrebbero fornire informazioni precise con un basso costo computazionale, grazie a un design intelligente dei materiali. La Dott.ssa, coautrice dello studio e neuroscienziata alla Humboldt University di Berlino.