Ученые раскрыли загадки нервной системы осьминогов, обнаружив уникальные особенности. Узнайте больше в нашем видео!

Осьминоги могут выглядеть почти как инопланетные существа, но их удивительная способность контролировать каждую из своих восьми щупалец поражает и привлекает внимание ученых. Известно, что этот контроль, по крайней мере частично, связан с сегментацией нервной системы, управляющей ими, однако ученые до сих пор не понимали, как именно это функционирует. Теперь тайна осьминогов раскрыта, сообщает Science Alert.

В новом исследовании группа ученых из Чикагского университета обнаружила необычный способ, которым головоногие ориентируются в окружающем мире. Ученые предполагают, что их открытие может в дальнейшем помочь в разработке мягких роботов.

По словам одного из авторов исследования, нейробиолога Клифтона Рэгсдейла, если людям удастся разгадать секрет нервной системы осьминогов, которая контролирует столь динамичные движения, это может стать важным подсказкой для ее настройки. Ученые считают, что эта удивительная особенность развилась у мягкотелых головоногих с присосками для выполнения быстрых движений.

Не секрет, что нервная система осьминога — одна из самых необычных на планете. В отличие от других разумных животных, она сильно распределена, и значительная часть его 500 миллионов нейронов расположена по всем восьми конечностям. Проще говоря, большая часть нейронов находится в конечностях головоногого моллюска, а не в его голове.

Интересно, что отдельные конечности осьминога фактически способны принимать решения независимо друг от друга и даже могут реагировать на раздражители после ампутации. Исследователи выяснили, что каждая из сотен присосок способна "исследовать" химию окружающей среды и изменять свою форму.

Нейроны в щупальцах осьминога сосредоточены вдоль осевого нервного ствола, который волнообразно проходит по всей длине, а вокруг каждой присоски расположены нервные узлы. Эта система выглядит сложной и направленной, поэтому команда под руководством нейробиолога Кэссиди Олсена решила изучить, как функционирует нервная система осьминога.

В ходе исследования ученые поместили продольные срезы руки калифорнийского двупятнистого осьминога (Octopus bimaculoides) под микроскоп и обнаружили то, что никогда ранее не замечали. Вдоль осевого нервного ствола нейронные клетки упакованы в сегменты, разделенные промежутками, называемыми септами, богатыми соединительной тканью, где нервы и вены соединяются с близлежащими мышцами.

После этого ученые проследили за этими связями и обнаружили, что нервы из нескольких сегментов соединяются с различными мышечными областями. Это указывает на то, что сегменты работают совместно для управления мышцами с высокой степенью точности. Команда также выяснила, что нервы для присосок соединяются через перегородки, создавая нечто вроде нервной пространственной карты присосок. Это позволяет ученым осуществлять тонкий индивидуальный контроль над каждой из них — осьминоги используют каждую присоску для восприятия окружающей среды через осязание и вкус.

На следующем этапе ученые сконцентрировались на выявлении связи между сегментацией осевого нервного ствола и его функцией. Для этого они обратились к аналогичной архитектуре у другой группы головоногих — кальмарах. Известно, что кальмары отделились от осьминогов около 270 миллионов лет назад, поэтому расположение их конечностей немного отличается: у кальмаров также есть 8 рук с присосками, но дополнительно имеются два щупальца без присосок, расположенные вдоль стебля — они заканчиваются на булаве.

Кальмары и осьминоги используют свои конечности совершенно по-разному: осьминоги применяют свои щупальца для передвижения по морскому дну и манипулирования предметами, в то время как кальмары используют их для захвата и удержания добычи.

Исследователи обнаружили, что архитектура осевого нервного ствола у длинноперого прибрежного кальмара (Doryteuthis pealeii) значительно отличается от таковой у осьминогов. Более того, в стеблях щупалец без присосок не наблюдалось сегментации, но сегментация нервов была обнаружена в присосавшихся булавах.

Теперь ученые полагают, что сегментированная нервная система связана с контролем присосок и имеет решающее значение для тонкого и ловкого управления. В то же время кальмарам, вероятно, не требуется столько сегментов, поскольку они не используют свои присоски для исследования окружающей среды.