Осьминог поражает своими когнитивными способностями и интеллектом. Несмотря на репутацию умного существа, мало что известно о его мозге. Раскрытие его тайн могло бы дать важные подсказки для понимания сложных нервных систем, в том числе и человеческой. Международная группа исследователей впервые записала мозговые волны свободно передвигающихся осьминогов, внимательно изучая их нервную систему. Этот технический успех может привести к лучшему пониманию того, как мозг животных управляет их интеллектом и когнитивными способностями.
Своей восьминожностью, тремя сердцами и несколькими мозговыми центрами, дарующими удивительный интеллект, . осьминогЭто загадочное и увлекательное существо, иногда скрывающееся от нашего постижения. Самые подходящие для исследования разумного инопланетянина находятся на Земле. — говорит Сэм Райтер, исследователь отдела вычислительной нейроэтологии Окинавского института науки и технологий (OIST) и эксперт по головоногим моллюскам-колеоидам.
Нервная система осьминога, содержащая 500 миллионов нейронов, столь же обширна, как у собаки. В отличие от собак и других позвоночных, более двух третей нейронов осьминога находятся в его конечностях и других частях тела. Эта гигантская сеть нейронов позволяет ему решать сложные когнитивные задачи, иметь обостренное восприятие окружающей среды и сливаться с ней, приманивать хищников, управлять своими восемью руками с идеальной координацией и т.д.
Исследование, проведенное под руководством OIST, направлено на изучение управления движениями и поведением осьминога. В частности, исследователи хотят понять, какие мозговые цепи контролируют работу более 200 присосок на каждом щупальце, которые постоянно координируют свои движения для взаимодействия с окружающей средой. Каждое щупальце может скручиваться и изгибаться в множестве конфигураций. Координация движений должна осуществляться параллельно контролю жизненно важных функций головоногого. Для обработки большого объема информации в реальном времени нервная система осьминога имеет необычную для беспозвоночных организацию.
«Для исследования работы мозга осьминоги, в сравнении с млекопитающими, представляют собой идеальный объект. — Заявляет Тамар Гутник, соавтор нового исследования и бывший сотрудник отдела физики и биологии OIST. У него большой мозг, невероятно уникальные тела и развитые когнитивные способности, которые развивались иначе, чем у позвоночных. «, — добавляет он.
Координированное управление главным мозгом
Вследствие восьми периферических нервных центров у осьминога исследователи полагали, что каждое щупальце управляется отдельно от главного мозга. Предыдущие исследования доказали, что движения щупалец контролируются рефлекторными петлями, позволяя им двигаться даже при разъединении с телом.
Последние исследования показывают, что конечности животного могут быть более связаны с его главным мозгом, чем думали раньше. Результаты этих исследований показали, что щупальца осьминога обладают проприоцепцией и способностью обрабатывать тактильную информацию. В связи с этим нервная система животного оказывается гораздо сложнее, чем предполагалось ранее.
Фиксация мозговой деятельности у головоногих моллюсков: инженерные сложности
Новые исследования, изложенные в статье журнала, описывают запись мозговых волн. Представление о том, что это настоящий технический подвиг, обусловлено мягким телом осьминога и отсутствием черепа, из-за чего крепление электродов представляет собой сложность. Помимо этого, животное непрерывно отстаивает любой присоединённый к его телу предмет благодаря гибкости конечностей. В результате запись электрической активности нервной системы до недавнего времени была невыполнимой задачей.
Для прикрепления записывающих устройств (работающих при низком содержании воздуха) исследователи вживили их под кожу трех осьминогов вида Octopus cyanea. После анестезии в полость в мышечной стенке на мантии было помещено устройство. Электроды имплантировали в вертикальную и верхнюю медиальную лобную долю животных. Эти области были наиболее доступны и важны для зрительного обучения и памяти.
В ходе наблюдений ученые выявили несколько заметных паттернов работы мозга, некоторые из которых по размеру и форме напоминали аналоги у млекопитающих. Примечательно, что были найдены медленные и очень длительные колебания, ранее не наблюдавшиеся ни у других животных. На следующем этапе исследования планируется наблюдать за этими электрическими колебаниями при выполнении осьминогами конкретных учебных задач.