Девять мозгов, голубая кровь, мгновенная маскировка: неудивительно, что осьминоги привлекают наше внимание и наше воображение. Создатели научной фантастики, в частности, были вдохновлены этими существами с щупальцами.
Выдающийся интеллект осьминога делает его уникальным объектом для морских биологов и нейробиологов. Исследования показали, что сила мозга осьминога позволяет ему отвинчивать банку или перемещаться по лабиринту. Но, как и у многих детей, у осьминога также развивается озорная склонность раздвигать границы поведения. В нескольких аквариумах были обнаружены осьминоги, запоминающие расписание охраны, чтобы проникнуть в близлежащие аквариумы, чтобы украсть рыбу; тем временем морские биологи обнаружили, что дикие осьминоги бьют рыбу… без всякой видимой причины.
По словам доктора Дженнифер Махер, профессора Летбриджского университета в Канаде, существует «ряд [different] виды обучения [for octopuses]: когнитивные задачи, такие как использование инструментов, запоминание сложных операций для использования в будущем и обучение через наблюдение».
Как особая структура мозга осьминога обеспечивает такое сложное поведение? Никому не удавалось успешно изучить мозговые волны диких или свободно движущихся осьминогов до нового исследования, проведенного исследователями из Неаполитанского университета имени Федерико II в Италии и Окинавского института науки и технологий (OIST) в Японии. В своей работе «Current Biology» исследователи отслеживали и контролировали трех содержащихся в неволе, но свободно передвигающихся осьминогов, впервые анализируя их мозговые волны. Используя записывающие электроды, исследователи обнаружили невиданный ранее тип мозговых волн, а также мозговые волны, которые могут быть похожи на некоторые из наблюдаемых в человеческом мозгу, что, возможно, дает подсказки об эволюции интеллекта.
Хитрые головоногие
Наше нынешнее понимание интеллекта осьминогов может показаться невероятным. В 2011 году исследователи обнаружили, что каждая рука головоногого моллюска имеет свой собственный «мозг». Используя прозрачный лабиринт с едой внутри, вынесенный за пределы аквариума, исследователи заставили осьминога перемещаться по лабиринту, используя только руку, хотя он мог видеть, где находится еда. Осьминог не мог полагаться на химические сигналы, обрабатываемые его мозгом, чтобы найти пищу, как это обычно происходит в океане, заставляя отдельный «мозг» руки или пучок нейронов искать пищу самостоятельно, обрабатывая сигналы локально. . Считается, что каждая рука осьминога имеет около 10 000 нейронов, предназначенных для восприятия его окружения.
Другое исследование показывает, что осьминоги — единственные беспозвоночные, кроме нескольких насекомых, которые используют инструменты. Они будут сжимать панцири вокруг своего тела в качестве прото-брони и маскировки от хищников.
Осьминоги также могут подражать человеческим движениям, ходить на двух ногах, поднимая шесть ног, как юбку, и передвигаться по дну океана. Однако, похоже, это одно из немногих сходств между этими головоногими и людьми, поскольку эволюция разделила нас на многие миллионы лет.
«Огромная разница между осьминогами и нами проистекает из более чем 550 миллионов лет независимой эволюции», — объяснил доктор Майкл Куба, руководитель проекта OIST по исследованию мозговых волн осьминогов 2023 года, который сейчас работает в Неаполитанском университете. «Наш ближайший общий предок, вероятно, напоминал плоского червя». Тем не менее Куба и его команда изучают несколько сходств, чтобы узнать больше об эволюции умственных способностей.
Подключение мозга осьминога
Нелегко читать мозг осьминога. Во-первых, животных практически невозможно отследить в дикой природе. «Осьминогов трудно увидеть, и, кроме того, они часто оказываются без воды в приливных бассейнах», — добавил Махер. «Только некоторые из них привыкают к людям, а многие виды ведут ночной образ жизни».
Чтобы избежать этих осложнений, многие исследователи обращаются к осьминогам, содержащимся в неволе, для изучения их мозга. Но даже это может оказаться сложной задачей. «Поскольку у осьминогов есть восемь сверхгибких рук, которые могут доставать до любой части их тела, и у них мягкое тело без черепа, чтобы закрепить записывающее оборудование, задача этого проекта состояла в том, чтобы реализовать новое оборудование, которое было вне досягаемости». — сказала доктор Анна Ди Космо, профессор Неаполитанского университета и исследователь, участвовавший в исследовании 2023 года.
Досягаемость имеет значение, потому что животное часто убирает записывающее оборудование или играет с ним. Куба, Ди Космо и другие решили применить новый подход, вживив свои записывающие устройства. внутри мозг осьминога, далеко вне досягаемости.
Лоботомия осьминога
«Мы разработали новое инженерное решение, способное записывать сигналы под водой с помощью небольших и легких регистраторов данных, которые изначально использовались для отслеживания мозговой активности птиц во время полета», — добавил Ди Космо. Эти перепрофилированные лесорубы были аккуратно помещены в верхнюю часть головы трех содержащихся в неволе тропических осьминогов, прямо между их глазами. «Электроды были имплантированы в область мозга осьминога, называемую вертикальной долей и средней верхней лобной долей, — заявил Ди Космо, — которая является наиболее доступной областью и считается важной для контроля процессов обучения и памяти».
Осьминоги были под наркозом во время операции. Следующие 12 часов они выздоравливали под наблюдением в своих аквариумах, став первыми осьминогами, которых изучали в режиме реального времени. «Мы также снимали их чувствительной камерой, когда они плавали, спали и исследовали окрестности», — добавил Куба. Хотя исследователи не заставляли осьминогов выполнять какие-либо упражнения для мозга в течение следующих 12 часов исследования, они обнаружили интересную активность мозга у своих испытуемых.
Когда команда впервые посмотрела на мозговые волны осьминога, результаты были шокирующими. Как объяснил Ди Космо, эти сигнатуры были «длительными, медленными колебаниями, которые ранее не были описаны». Насколько нам известно, эти подписи уникальны для осьминогов.
Поскольку исследователи не тестировали осьминогов во время их записи, они не смогли связать эти уникальные мозговые волны с какой-либо конкретной деятельностью, оставив ответ на этот вопрос в будущем эксперименте.
