Найбільш незвичайні на Землі: вчені тільки що розкрили таємницю нервової системи восьминогів (відео)

Осьминоги можуть виглядати майже як позаземні істоти, але їхня дивовижна здатність контролювати кожну з восьми щупалець вражає та інтригує вчених. Відомо, що цей контроль принаймні частково зумовлений сегментацією нервової системи, яка ними керує, але вчені досі не розуміли, як саме це працює. Тепер таємниця осьминогів розкрита, пише Science Alert.

У новому дослідженні вчені з Чиказького університету виявили дивний спосіб, яким головоногі орієнтуються у світі. Вчені вважають, що їхнє відкриття може дати інформацію для майбутніх проектів м'яких роботів.

За словами співавтора дослідження, нейробіолога Кліфтон Рэгсдейла, якщо людям вдасться розгадати секрет нервової системи осьминогів, яка керує такими динамічними рухами, це може стати хорошою підказкою, як її налаштувати. Вчені вважають, що ця дивовижна особливість спеціально розвинулася у м'якотілих головоногих з присосками для виконання динамічних рухів.

Не секрет, що нервова система осьминога — одна з найнеординарніших на Землі. На відміну від інших розумних істот, вона сильно розподілена, а значна частина його 500 мільйонів нейронів розташована по всіх восьми кінцівках. Простими словами, саме в кінцівках головоногого молюска знаходиться більшість нейронів, а не в його голові.

Цікаво, що окремі кінцівки осьминога, по суті, здатні приймати рішення незалежно одна від одної і навіть можуть реагувати на подразники, навіть після того, як були відрублені. Дослідники виявили, що будь-яка з сотень присосок здатна "перевіряти" хімію навколишнього середовища та змінювати свою форму.

Нейрони в кінцівках осьминога зосереджені вздовж осьового нервового стовбура, який хвилясто тягнеться по всій довжині, а навколо кожної присоски зосереджені нервові вузли. Така система виглядає складною і спрямованою, тому команда на чолі з нейробіологом Кессіді Олсен хотіла дослідити, як саме функціонує нервова система осьминога.

У ході дослідження вчені помістили поздовжні зрізи руки каліфорнійського двопятнистого осьминога (Octopus bimaculoides) під мікроскоп і виявили те, чого не помітили ніколи раніше. Вздовж осьового нервового стовбура нейронні клітини упаковані в сегменти, розділені проміжками, які називаються септами, багатими сполучною тканиною, де нерви і вени виходять, щоб з'єднуватися з сусідніми м'язами.

Далі вчені прослідкували ці зв'язки і виявили, що нерви з кількох сегментів з'єднуються з різними м'язовими областями. Це свідчить про те, що сегменти працюють разом, щоб управляти м'язами з високою точністю. Команда також виявила, що нерви для присосок також з'єднуються через перегородки, створюючи щось, схоже на нервову просторову карту присосок. Це дозволяє вченим здійснити тонкий індивідуальний контроль кожної з них — осьминоги використовують кожну з них для сприйняття навколишнього середовища через дотик і смак.

На наступному етапі вчені зосередилися на тому, щоб виявити зв'язок між сегментацією осьового нервового стовбура і його функцією. Для цього вони звернулися до схожої архітектури в іншій групі головоногих — кальмарах. Відомо, що кальмари відокремилися від осьминогів близько 270 мільйонів років тому, тому розташування їхніх кінцівок трохи відрізняється: у кальмарів також є 8 рук з присосками, але також два щупальця без присосок вздовж стебла — вони розташовані в кінці на булаві.

Відомо, що кальмари і осьминоги абсолютно по-різному використовують свої кінцівки: осьминоги використовують свої кінцівки для пересування по морському дну і маніпулювання об'єктами, тоді як кальмари використовують їх для захоплення та утримування здобичі.

Дослідники виявили, що архітектура осьового нервового стовбура у довгоперого прибережного кальмара (Doryteuthis pealeii) сильно відрізняється від такої у осьминогів. Крім того, не було сегментації в стеблах щупалець без присосок, але сегментація нервів була виявлена в присосавшихся булавках.

Тепер вчені вважають, що сегментована нервова система пов'язана з контролем присосавшихся кінцівок і має вирішальне значення для тонкого і спритного управління. Водночас кальмарам, ймовірно, просто не потрібно стільки сегментів, оскільки вони не використовують свої присоски для дослідження навколишнього середовища.