Часто описываемые как инопланетяне, осьминоги являются одними из самых необычных существ на планете, с тремя сердцами, восемью конечностями и острым умом. Они могут открывать банки, решать головоломки и даже убегать из своих танков с помощью своих восьми сверхгибких и универсальных рук. Но определение того, как именно осьминоги контролируют все восемь конечностей, остается загадкой, которую ученые все еще пытаются разгадать.
Руки осьминога совершенно уникальны. Во-первых, их восемь, каждая с более чем 200 присосками, которые могут чувствовать, пробовать на вкус и обонять окружающую среду. И все подвижно. Присоски могут хватать, а руки могут вращаться почти безграничным числом способов», - сказала доктор Тамар Гутник, исследователь осьминогов, ранее работавшая в Окинавском институте науки и технологий. проблема для мозга и их нервной системы должна быть организована действительно необычным образом, чтобы справиться со всей этой информацией».
Осьминоги имеют разветвленную нервную систему с более чем 500 миллионами нейронов, число которых примерно такое же, как у собак. Но в отличие от собак и других позвоночных, у которых большинство нейронов находится в мозгу, более двух третей нейронов осьминогов расположены в их руках и теле.
С такой странной нервной системой ученые давно подозревали, что руки осьминогов могут иметь собственный разум и действовать независимо от центрального мозга. Исследования показали, что руки осьминогов используют рефлекторные петли для создания скоординированных движений, а некоторые осьминоги могут даже отвлекать хищников, отбрасывая конечности, которые продолжают двигаться в течение длительного периода времени.
«Некоторые ученые думают об осьминогах как о существах с девятью мозгами, с одним центральным мозгом и восемью меньшими мозгами в каждой руке», - сказал доктор Гатник. Но ее новое исследование, опубликованное в Current Biology, предполагает, что руки и мозг более связаны, чем считалось ранее.
Доктор. Гатник и ее коллеги показали, что осьминоги способны научиться ассоциировать введение одной руки в определенную сторону лабиринта с двумя вариантами ответов с получением пищевого вознаграждения, даже если ни награда, ни рука в лабиринте не видны осьминогу.. Но самое главное, хотя процесс обучения происходит в центральной части мозга, информация, необходимая мозгу для выбора правильного пути, обнаруживается только рукой в лабиринте.
«Это исследование ясно показывает, что руки осьминога не ведут себя полностью независимо от централизованного мозга - существует поток информации между периферической и центральной нервной системой», - сказал доктор. Гутник. «Вместо того, чтобы говорить об осьминоге с девятью мозгами, мы на самом деле говорим об осьминоге с одним мозгом и восемью очень умными руками».
Навигация по лабиринту
Ученые проверили, могут ли отдельные руки передавать в мозг два разных типа сенсорной информации - проприоцепцию (способность ощущать, где находится конечность и как она движется) и тактильную информацию (способность ощущать текстуру)..
У людей развито чувство проприоцепции. Сенсорные рецепторы, расположенные в коже, суставах и мышцах, обеспечивают обратную связь с мозгом, который хранит и постоянно обновляет мысленную карту нашего тела. Проприоцепция позволяет нам ходить, не глядя под ноги, и прикасаться пальцем к носу с закрытыми глазами.
Но есть ли у осьминогов такие же способности, еще не доказано.
«Мы не знаем, знает ли на самом деле осьминог, где его рука и что она делает», - сказал доктор Гатник. «Итак, наш первый вопрос был таков: может ли осьминог направить свою руку, основываясь только на том, где находится ее рука, но не имея возможности ее видеть?»
Исследователи создали простой Y-образный непрозрачный лабиринт и обучили шесть обычных средиземноморских осьминогов ассоциировать правый или левый путь с едой.
Вместо того, чтобы медленно исследовать внутреннюю форму лабиринта, осьминоги сразу же использовали быстрые движения рук, толкая или расплетая свою руку прямо через боковую трубу в поле для ворот. Если они сунули руку в правильную клетку, они могли достать еду, но если их рука попала не в ту клетку, еда была заблокирована сеткой, и ученые удалили лабиринт.
Пять из шести осьминогов, в конце концов, научились правильному направлению толкать или разворачивать руку через лабиринт, чтобы достать еду.
«Это показывает нам, что осьминоги явно имеют некоторое представление о том, что делает их рука, потому что они учатся повторять направление движения, которое приводит к пищевому вознаграждению», - сказал доктор Гатник. «Вряд ли это будет так же, как у людей с нашими ментальными картами и представлениями о нашем теле в мозгу, но есть некоторое ощущение самодвижения рук, которое доступно центральному мозгу."
Затем команда исследовала, могут ли осьминоги определять правильный путь, используя одну руку, чтобы ощущать текстуру лабиринта.
Исследователи показали еще шести осьминогам Y-образный лабиринт, в котором одна боковая трубка была шероховатой, а другая - гладкой. Для каждого осьминога выбор шероховатой или гладкой стороны лабиринта приводил к награде в виде еды.
После многих испытаний пять из шести осьминогов смогли успешно перемещаться по лабиринту, независимо от того, была ли правильная текстура расположена на левой или правой боковой трубе, показывая, что они узнали, какая текстура им подходит.. На этот раз осьминоги предпочли более медленное поисковое движение внутри лабиринта, сначала определяя текстуру боковой трубы, а затем решая, продолжать ли двигаться по этой боковой трубе или перейти на другую сторону..
Важно отметить, что команда обнаружила, что для обоих типов лабиринтов, как только осьминоги выучили правильную ассоциацию, они могли успешно перемещаться по лабиринту, используя руки, которые раньше не использовались.«Это еще больше исключает идею о том, что каждая рука может изучать задачу независимо - обучение происходит в мозгу, а затем информация становится доступной для каждой руки».
Но где в мозгу хранится эта информация, доктор Гутник не уверен, и этот вопрос остается для будущих экспериментов.
«Мозг осьминогов совсем другой - для нас он до сих пор остается черным ящиком», - сказала она. «Есть еще так много всего, чему можно научиться».