Z ich osobliwym ruchem, głębinowym siedliskiem i zaskakująco ogromnymi genomami, kałamarnice fascynowały ludzi od wieków. A teraz, po raz pierwszy, naukowcy umieścili głowonogi w rezonansie magnetycznym, aby lepiej przyjrzeć się ich mózgom – ujawniając, że są one o wiele bardziej podobne do innych zwierząt ukochanych przez ludzi, niż zdawaliśmy sobie z tego sprawę.

To prawda: Twój kalmar ma mózg tak samo złożony jak pies.

Naukowcy użyli maszyny MRI, aby uzyskać dobry wgląd w mózg młodocianej kałamarnicy rafowej. Udało im się zidentyfikować 145 nieznanych wcześniej ścieżek i połączeń, które mogą pomóc rozwikłać tajemnicę kryjącą się za umiejętnością kałamarnicy – kamuflażem.

Jest to duży krok w kierunku zbudowania kompletnego przewodnika po skomplikowanych połączeniach neuronowych mózgu kałamarnicy – znanego jako mapa connectome – twierdzą naukowcy.

„Po raz pierwszy nowoczesna technologia została wykorzystana do zbadania mózgu tego niesamowitego zwierzęcia”, powiedział Chung w oświadczeniu.

Badania, prowadzone przez naukowców Wen-Sung Chung i Justin Marshall z University of Queensland, zostały opublikowane w tym miesiącu w czasopiśmie iScience.

Sprytne głowonogi

Chung wyjaśnił, że głowonogi – grupa rodzinna, która obejmuje kałamarnice i ośmiornice – mają „słynne złożone mózgi, zbliżające się do mózgu psa i przewyższające myszy i szczury, przynajmniej pod względem liczby neuronów.”

Niektóre głowonogi mają ponad 500 milionów neuronów – mniej więcej tyle samo, co psy, które taktują w okolicach 530 milionów. Szczury mają tylko 200 milionów. Ludzie, w międzyczasie, są obdarzeni około 100 miliardami neuronów – ale nie pozwól, aby to poszło po twojej myśli. Miliony neuronów nie zawsze sumują się do tego samego zestawu umiejętności – jak zmiana koloru ciała na życzenie.

Moc mózgu kałamarnic takich jak Sepioteuthis lessoniana, gatunek obrazowany w badaniu, jest jednym z powodów, dla których są one w stanie zmienić kolor na zawołanie. Jak na ironię, kałamarnice są colorblind – więc niestety nie są zbyt adeptem w obserwowaniu ich ciała zmienić kolor. Ale ta umiejętność jest wśród cech, które sprawiają, że kałamarnice są tak fajne – jak ich zdolność do liczenia i rozwiązywania problemów.

„Widzimy, że wiele obwodów neuronalnych jest dedykowanych do kamuflażu i komunikacji wizualnej,” powiedział Chung. To daje kałamarnicom „wyjątkową zdolność” do ukrywania się przed drapieżnikami, polowania i komunikowania się między sobą.

Ale aby przeprowadzić badanie w ogóle, naukowcy najpierw musieli dostać kałamarnicę w maszynie MRI – coś, co wymagało od nich najpierw ustalenia (martwej) kałamarnicy, a następnie zachowania ich tkanki do badania.

Odkąd w maszynie, naukowcy byli w stanie obraz ich mózgu w szczegółach. Pobrali również próbki mózgów kałamarnic i przeprowadzili różne analizy, które pomogły prześledzić całościowy obraz ich połączeń neuronowych.

Przyszłe kierunki

Z danych, badacze mogą być w stanie uzyskać bardziej szczegółowe informacje na temat niektórych cech kałamarnicy, takich jak rozgryzienie, dlaczego kałamarnica pokazuje pewien kolor w danym czasie. Na przykład, kałamarnica może zmienić kolor swojego ciała, jeśli drapieżnik jest w pobliżu, aby wtopić się w otoczenie. Ale jeśli jest obserwowany z góry, głowonóg może tylko zmienić kolor głowy.

„Nasze odkrycia będą, miejmy nadzieję, dostarczać dowodów, aby pomóc nam zrozumieć, dlaczego te fascynujące stworzenia wyświetlają tak różne zachowania i bardzo różne interakcje”, powiedział Chung.

Nowe badania oznaczają kolejny pierwszy dla badań głowonogów, po niedawnym badaniu, które rozszyfrowało genom kałamarnicy olbrzymiej. Jak Inverse poinformował w tym czasie, badania ujawniły, że złożoność genetyczna kałamarnicy olbrzymiej zamyka się na złożoność ludzką. Kałamarnica olbrzymia ma około 2,7 miliarda par zasad DNA w swoim genomie, jak się okazuje, podczas gdy ludzie mają około 3 miliardów par zasad.

Zrozumienie mechaniki mózgu stojącej za tym, jak zachowują się kałamarnice, może lepiej pozwolić naukowcom na dokonanie przewidywań dotyczących historii głowonogów – jak wtedy, gdy po raz pierwszy ewoluowały, aby mieć te adaptacje, i jakie inne niesamowite umiejętności mogą być ukryte.

Abstrakt: Używając wysokiej rozdzielczości dyfuzyjnego rezonansu magnetycznego (dMRI) oraz zestawu starych i nowych technik barwienia, początki wieloskalowej mapy połączeń mózgu kałamarnicy zostały wzniesione. Pierwsza tego typu mapa dla głowonoga, zawiera potwierdzenie 281 znanych połączeń oraz 145 wcześniej nieopisanych ścieżek. Te i inne cechy sugerują zestaw funkcjonalnych atrybutów, w tym (1) retinotopową organizację poprzez płaty wzrokowe i do innych obszarów mózgu, znacznie wykraczającą poza dotychczas rozpoznane, (2) poziom złożoności i podział w płacie podstawnym wspierający idee zbieżności ze zwojami podstawnymi kręgowców, oraz (3) zróżnicowane, zależne od płatów tempo wzrostu, które odzwierciedla złożoność i przejścia w ontogenezie.