Misurare la struttura gerarchica nelle sequenze di uso percussivo di strumenti nei primati umani

Perché rompere noci può aiutare a risolvere un grande mistero

Quando uno scimpanzé rompe una noce o un umano lavora una lastra di pietra, non stanno semplicemente muovendo le mani a caso. Ogni azione fa parte di uno schema più ampio, un po’ come passi di una danza o parole in una frase. Questo studio pone una domanda profonda partendo da un punto semplice: possiamo misurare la struttura nascosta dentro azioni quotidiane come queste, e cosa ci rivela questo sulla evoluzione del pensiero umano a partire dai nostri parenti grandi scimmie?

Da semplici catene a piani stratificati

Gli scienziati sospettano da tempo che il modo in cui colleghiamo le azioni—sia nel linguaggio, nell’uso di strumenti o in altre abilità—si basi su una “struttura dentro la struttura”, in cui unità d’azione piccole sono raggruppate in blocchi più grandi e sottopiani. Il linguaggio umano è l’esempio classico: suoni che formano sillabe, sillabe che formano parole, parole che formano frasi. Molti ricercatori hanno proposto che l’uso di strumenti, sia negli umani sia nelle grandi scimmie, possa fondarsi su una simile organizzazione a strati. Ma fino ad ora non esisteva un metodo standard per rilevare e misurare questa gerarchia invisibile nel comportamento naturale, lasciando le discussioni sulle somiglianze tra linguaggio e azione in gran parte speculative.

Un nuovo modo per vedere i pattern nascosti nell’azione

Gli autori presentano una procedura analitica che trasforma flussi di comportamento in una «complessità gerarchica» misurabile. Partono da video di uso percussivo reale: scimpanzé selvatici che rompono noci su incudini e abili lavoratori della pietra umani che modellano strumenti Oldowan e Acheulean. Ogni movimento distinto—come raccogliere una noce, colpirla, cambiare la presa o rimuovere il guscio—viene codificato come simbolo in una lunga sequenza. Queste sequenze sono quindi elaborate da un algoritmo di compressione chiamato Sequitur, che individua sottosequenze ripetute («blocchi») e mostra come possano annidarsi l’una dentro l’altra. Dal libro di regole risultante, la procedura calcola varie proprietà: quante unità esistono, quanto sono lunghe, quanti livelli si sovrappongono e quanto uniformemente è distribuito il branching nelle strutture ad albero risultanti.

Battere il rumore casuale e le abitudini semplici

Per dimostrare che il reale uso di strumenti è più della semplice ripetizione o di abitudini elementari, i ricercatori hanno confrontato le sequenze degli scimpanzé con due tipi di controlli sintetici. Uno era completamente casuale, creato rimescolando le azioni mantenendo inalterate le frequenze complessive. L’altro era generato da un modello di Markov, che cattura la probabilità che un’azione segua quella precedente ma non conserva memoria di relazioni a lungo raggio. Se il comportamento degli scimpanzé fosse solo una questione di associazioni locali—“dopo questo, di solito fai quello”—allora le sequenze Markoviane dovrebbero corrispondere a quelle reali in termini di complessità. Al contrario, le sequenze di apertura delle noci degli scimpanzé hanno costantemente prodotto frasi più lunghe, strutture ad albero più complesse e una varietà più ricca di pattern strutturali unici rispetto sia ai controlli casuali che a quelli Markoviani. Circa il 30 percento delle «regole» strutturali nel comportamento reale non poteva essere riprodotto dal modello di Markov, indicando una vera organizzazione gerarchica che va oltre la semplice concatenazione.

Dove scimpanzé e primi umani divergono

Lo stesso metodo è stato poi applicato alle sequenze di fabbricazione di strumenti in pietra umani, che gli archeologi considerano già fortemente strutturate. Qui i ricercatori hanno confrontato il comportamento degli scimpanzé con la produzione Oldowan e Acheulean, due fasi classiche nell’evoluzione tecnologica umana. Le sequenze umane hanno mostrato una maggiore profondità gerarchica, frasi ricorrenti più lunghe e una diversità strutturale superiore rispetto alla rottura delle noci degli scimpanzé, specialmente nella tradizione Acheulean più avanzata. Allo stesso tempo, c’è stata una certa sovrapposizione: non tutte le sequenze umane erano molto più complesse, e le azioni degli scimpanzé presentavano comunque livelli non banali. Questo schema supporta l’idea di un cambiamento evolutivo graduale, in cui gli umani hanno elaborato capacità già presenti nelle grandi scimmie piuttosto che inventare da zero la pianificazione gerarchica.

Cosa significa questo per la mente e l’evoluzione

Per un osservatore non specialista, la conclusione è che sia gli scimpanzé sia gli umani organizzano le azioni di uso di strumenti in schemi annidati, ma gli umani spingono più in là questo annidamento. La nuova procedura non legge la mente; identifica firme statistiche di gerarchia in ciò che i corpi fanno, non i pensieri esatti che le guidano. Eppure offre un modo potente e generale per confrontare la «grammatica» del comportamento attraverso specie, compiti e domini—dalla rottura delle noci e dalla scheggiatura della pietra fino ai gesti o al canto degli uccelli. Dimostrando che l’uso di strumenti degli scimpanzé selvatici possiede una struttura gerarchica misurabile che supera quanto spiegato da semplici abitudini, e che l’uso umano degli strumenti estende ulteriormente questa complessità, lo studio fornisce un ponte concreto e basato sui dati tra le azioni quotidiane e le grandi questioni sull’evoluzione del linguaggio, della cultura e del cervello.

Citazione: Taylor, D., Petersen, T., Crockford, C. et al. Measuring hierarchical structure across hominid percussive tool-use sequences. Commun Biol 9, 457 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09633-8

Parole chiave: uso di strumenti negli scimpanzé, comportamento gerarchico, fabbricazione di strumenti in pietra, evoluzione cognitiva, sequenze comportamentali