Исследование показало, что размер и сложность структур мозга головоногих различаются в зависимости от среды обитания, которую занимают эти существа. Независимо от того, предсказывают ли они результаты спортивных игр или открывают банки, интеллект осьминогов и их сородичей головоногих очаровал как заядлых любителей спорта, так и учёных (не то чтобы эти две группы исключали друг друга).
Однако понимание мозга животных было ограниченным, поскольку структурные данные были получены с помощью низкотехнологичных методов, таких как рассечение.
Вен-Сунг Чанг, нейробиолог Института мозга Квинслендского университета, специализирующийся на морских видах, объясняет, что у осьминогов «вероятно, самый большой централизованный мозг среди беспозвоночных», состоящий из нескольких слоёв и долей. Некоторые виды имеют более 500 миллионов нейронов, добавляет он, по сравнению с примерно 70 миллионами у лабораторных мышей, что делает головоногих особенно интригующими в качестве моделей для нейробиологии.
Фото: joinfo.com
Чанг и его коллеги решили перенести нейробиологию головоногих в XXI век: с помощью передовой МРТ они исследовали мозг четырёх видов головоногих. Их особенно интересовало изучение того, отражают ли структуры мозга головоногих связь с окружающей средой, в которой они живут. Действительно, команда сообщает в статье Current Biology от 18 ноября о многочисленных структурных различиях между видами, живущими на рифах, и теми, которые обитают в более глубоких водах.
Джованна Понте, морской биолог-эволюционист из Stazione Zoologica Anton Dohrn Napoli в Италии, не участвовавшая в работе, рассказала The Scientist, что, хотя это не первое исследование, направленное на поиск неврологических коррелятов, лежащих в основе экологических различий у головоногих, оно предлагает новый технологический подход к исследованию морфологии и разнообразия мозга этих животных и, что наиболее важно, «впервые применялся сравнительный подход к разным видам».
Чанг и его команда отобрали четыре вида головоногих моллюсков, представляющих различные экологические ниши: глубокоживущий кальмар-вампир (Vampyroteuthis infernalis), одиночный и ночной осьминог с синей полосой (Hapalochlaena fasciata) и два дневных обитателя рифа, водорослевый осьминог (Abdopus capricornicus). ) и дневной осьминог (Octopus cyanea). Было получено и подвергнуто эвтаназии не менее трёх экземпляров каждого вида, чтобы их можно было визуализировать с помощью МРТ, что позволило исследователям сравнить форму, размер и складчатость неврологических структур животных.
Фото: elementy.ru
Одно из наиболее выраженных различий, описанное исследователями, заключается в том, что оптические доли ночных H. fasciata и глубоководных V. infernalis меньше и менее сложны, чем оптические доли дневных A. capricornicus и O. cyanea. У дневных видов также гораздо более крупные вертикальные доли, части мозга, участвующие в обучении и памяти у осьминогов. Фактически, их вертикальные лопасти почти в два раза больше, чем у двух других видов, и более складчатые — у каждого было семь складок, известных как извилины, вместо пяти, обычно наблюдаемых у других осьминогов.
Чанг сравнивает наличие извилин в мозге осьминогов с извилинами в мозге человека и других приматов и говорит, что такие извилины являются полезным индикатором сложности мозга.
Шуичи Шигено, исследователь нейробиологии из Университета Осаки, специализирующийся на эволюции мозга головоногих и не участвовавший в этом исследовании, отмечает, что наблюдения, сделанные в статье, особенно в отношении складчатости мозга, являются новыми. По его словам, современные знания о мозге осьминогов в основном основаны на литературе 1970-х годов.
Никто не изучал детали складчатости в структуре коры головного мозга у осьминогов раньше, и Чанг обнаружил интересные результаты, используя очень современные методы, как он сообщает The Scientist.
Чанг и его коллеги предполагают, что больший размер и количество извилин в оптических и вертикальных долях дневных видов коррелируют со сложными зрительными и когнитивными задачами, которые эти виды выполняют в своих относительно неглубоких и ярких местах обитания.
Например, известно, что O. cyanea и другие осьминоги, живущие на рифах, охотятся вместе с рыбой. Дженнифер Мазер, исследователь поведения головоногих из Университета Летбриджа, которая не участвовала в этом исследовании, но в настоящее время составляет базу данных о том, что известно о мозге и поведении головоногих, указывает на акцент в статье на виды из Индо - Pacific «интересное дополнение», которое «помогает добавить ещё один кусочек головоломки», поскольку предыдущая работа проводилась над европейскими видами.
Фото: elementy.ru
Мазер добавляет, что, хотя исследование очень тщательно изучает анатомические характеристики мозга, очень мало внимания уделяется поведению. «Если мы хотим установить взаимосвязь между мозгом и поведением, мы должны тщательно изучить и то, и другое», — говорит она.
Шигено соглашается с точкой зрения Мазер, но отмечает, что мало что известно о поведении животных, а экспериментальные исследования осложняются тем фактом, что многие виды осьминогов живут в такой среде, как коралловые рифы, которые охраняются законом.
Он говорит, что хотел бы увидеть дальнейшие исследования конкретных частей мозга, указывая на то, что другие типы изображений, такие как электронная микроскопия, могут предоставить изображения с более высоким разрешением и «более подробные нейронные структуры», чем МРТ.
По словам Понте, статья поднимает новые вопросы о биологической пластичности и адаптации.
Она хотела бы увидеть больше исследований других областей мозга животных, таких как их лобные доли, и того, как разделение нейронов внутри долей может быть связано со спецификой среды обитания видов.
Чанг согласен с тем, что необходимы дополнительные исследования. Это только «самое начало», — говорит он, добавляя, что надеется, что эта работа вдохновит других исследователей головоногих. Он также говорит, что хотел бы получить изображения мозга живых осьминогов, чтобы получить функциональные данные, хотя считает такую работу «очень, очень долгосрочной целью».