«Руки осьминога совершенно уникальны. Во-первых, их восемь, в каждом из которых более 200 присосок, которые могут чувствовать, пробовать на вкус и чувствовать запах окружающей среды.
И все подвижное. «Присоски могут хватать, а руки могут поворачиваться практически неограниченным количеством способов», – сказал доктор. Тамар Гутник, исследователь осьминогов, ранее работавший в Окинавском институте науки и технологий Аспирантуры (OIST). "Таким образом, это вызывает огромные вычислительные проблемы для мозга, и их нервная система должна быть организована действительно необычным способом, чтобы обрабатывать всю эту информацию."
У осьминогов разветвленная нервная система с более чем 500 миллионами нейронов, по количеству примерно такая же, как у собаки.
Но в отличие от собак и других позвоночных, у которых большинство нейронов находится в головном мозге, более двух третей нейронов осьминогов расположены в их руках и теле.
Обладая такой странной нервной системой, ученые давно подозревали, что руки осьминогов могут иметь собственный разум и действовать автономно 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 времени.
«Некоторые ученые думают об осьминогах как о девятимозговых существах с одним центральным мозгом и восемью меньшими мозгами в каждой руке», – сказал доктор. Гутник. Но ее новое исследование, опубликованное в Current Biology, предполагает, что руки и мозг связаны между собой больше, чем считалось ранее.
Доктор.
Гутник и ее коллеги показали, что осьминоги способны научиться связывать вставку одной руки в определенную сторону лабиринта с двумя вариантами выбора с получением награды в виде еды, даже если осьминогу не видны ни награда, ни рука в лабиринте. Но что очень важно, в то время как процесс обучения происходит в центральной части мозга, информация, необходимая мозгу для выбора правильного пути, обнаруживается только рукой в лабиринте.
«Это исследование проясняет, 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."
Путешествие по лабиринту
Ученые проверили, могут ли одиночные 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 сильное чувство проприоцепции.
Сенсорные рецепторы, расположенные в коже, суставах и мышцах, обеспечивают обратную связь с мозгом, который хранит и постоянно обновляет ментальную карту нашего тела. Проприоцепция позволяет нам ходить, не глядя на ноги, и прикасаться пальцем к носу с закрытыми глазами.
Но обладают ли осьминоги такой же способностью, пока не доказано.
«Мы не знаем, действительно ли осьминог знает, где находится его рука, или что его рука делает», – сказал доктор. Гутник. "Итак, наш первый вопрос был – может ли осьминог направлять свою руку, основываясь только на ощущении, где была его рука, без возможности ее видеть?"
Исследователи создали простой непрозрачный лабиринт Y-образной формы и обучили шесть обычных средиземноморских осьминогов ассоциировать правый или левый путь с пищевым вознаграждением.
Вместо того, чтобы медленно исследовать внутреннюю форму лабиринта, осьминоги сразу же использовали быстрые движения рук, проталкивая или распутывая руку прямо через боковую трубу в коробку ворот. Если бы они протолкнули руку в правильную коробку ворот, они могли бы забрать еду, но если их рука попала не в ту коробку ворот, еда была заблокирована сеткой, и ученые удалили лабиринт.
Пять из шести осьминогов в конечном итоге научились правильному направлению, чтобы проталкивать 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 награде за еду», – сказал доктор.
Гутник. «Маловероятно, что это будет в той же степени, что и у людей с нашими ментальными картами и представлениями нашего тела в мозгу, но есть некоторое ощущение самодвижения рук, доступное центральному мозгу."
Затем команда исследовала, могут ли осьминоги определять правильный путь, используя одну руку, чтобы почувствовать текстуру лабиринта.
Исследователи представили еще шесть осьминогов с Y-образным лабиринтом, в котором одна боковая труба была шероховатой, а другая – гладкой. Для каждого осьминога выбор либо шероховатой, либо гладкой стороны лабиринта приводил к получению награды 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 подходит им. На этот раз осьминоги выбрали более медленное поисковое движение внутри лабиринта, сначала определяя текстуру боковой трубы, а затем решая, продолжать ли движение по этой боковой трубе или переключиться на другую сторону.
Важно отметить, что команда обнаружила, что для обоих типов лабиринтов, как только осьминоги научились правильной ассоциации, они могут успешно перемещаться по лабиринту, используя руки, которые раньше не использовались. "Это еще больше исключает идею о том, что каждая рука могла бы изучать задачу независимо – обучение происходит в мозгу, а затем информация становится доступной для каждой руки."
Но где эта информация хранится в мозгу, доктор.
Гутник не уверен, и это вопрос, оставленный для будущих экспериментов.
«Мозг осьминогов такой другой – для нас он все еще черный ящик», – сказала она. "Есть еще много всего, что нужно узнать."