Нервная система, управляющая щупальцами осьминога, работает не так, как у позвоночных

Ученые открыли совершенно новый способ работы нервной системы, исследуя осьминогов

Исследователи Чикагского университета показали, что нервная система, управляющая щупальцами осьминога, работает не так, как у позвоночных. Оказалось, что щупальцы передают сигналы и координируют действия не через головной мозг, а напрямую друг другу. Это создает совершенно другую систему координации совместных действий. Ученые считают, что такая система очень хорошо подойдет для подводных роботов.

Осьминоги развивались совершенно другим путем, чем позвоночные, но у них столь же сложная нервная система, как, например, у собак. Но главное — она другая. И мы ее еще плохо знаем

Биологи Чикагского университета описали структуру, которая позволяет внутримышечным нервным стволам (INCs) осьминога чувствовать движение его щупалец и соединять щупальцы, расположенные с противоположных сторон животного. Было бы неудивительно, если бы соседние щупальцы совершали скоординированные действия, но и удаленные щупальцы на это способны.

Команда исследовала молодых осьминогов, которые были достаточно малы, чтобы можно было получить изображение основания всех восьми щупалец одновременно. Это позволило команде проследить INC каждого щупальца.

Биологи заметили, что INC не заканчивается у основания щупальца, а продолжается в тело животного. Ученые предположили, что дальше нервы образуют кольцо в теле осьминога. С помощью визуализации команда определила, что два из четырех INC продолжаются в тело осьминога, где они обходят два соседних щупальца и соединяются с INC третьего. Таким образом INC образуют симметричный узор.

«Руки» отдельно от головы

Срез у основания щупалецKuuspalu et al., Current Biology, 2022

Горизонтальный срез у основания щупалец (обозначены буквой Ar), показывающий сходящиеся и пересекающиеся INC (обозначенные буквой O).

«Когда мы посмотрели срез, мы поняли, что не все щупальцы соединяются вместе, как мы ожидали. Они, кажется, расходятся в разных направлениях, и мы попытались выяснить, как это работает?» — говорит соавтор работы Мелина Хейл. — «Одно исследование, проведенное в 1950-х годах, показало, что когда вы играете со щупальцем с одной стороны осьминога с поврежденными областями мозга, вы видите, как реагируют щупальцы по другую сторону. Так что вполне возможно, что нервы осьминога обеспечивают децентрализованный контроль над рефлекторной реакцией или поведением».

«Осьминоги могут стать биологическим источником вдохновения для разработки автономных подводных устройств», — говорит Мелина Хейл. — «Подумайте об их щупальцах — они могут изгибаться где угодно, не только в суставах. Они могут закручиваться, вытягиваться, управлять своими присосками независимо друг от друга. Функции «руки» осьминога намного сложнее, чем у нашей с вами, поэтому понимание того, как осьминоги интегрируют сенсорно-моторную информацию и управляют движением, может помочь в разработке новых технологий».