Найнезвичайніша на Землі: вчені щойно розкрили секрет нервової системи восьминогів

Восьминоги можуть виглядати майже як інопланетні тварини, але їхня дивовижна здатність контролювати кожну зі своїх восьми рук вражає та інтригує вчених. Відомо, що такий контроль принаймні частково зумовлений сегментацією нервової системи, яка ними керує, але вчені все ще не розуміли, як саме це працює. Тепер таємницю восьминогів розкрито, пише Science Alert.

У новому дослідженні вчені з Чиказького університету розкрили дивний спосіб, яким головоногі орієнтуються у світі. Вчені вважають, що їхнє відкриття надалі може дати інформацію про майбутні проєкти м'яких роботів.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

За словами співавтора дослідження, нейробіолога Кліфтона Регсдейла, якщо людям вдасться розгадати секрет нервової системи восьминогів, яка управляє настільки динамічними рухами, це може стати хорошою підказкою, як її налаштувати. Вчені вважають, що ця дивовижна особливість спеціально розвинулася у м'якотілих головоногих з сисальцями для виконання динамічних рухів.

Не секрет, що нервова система восьминога — одна з найбільш незвичайних на Землі. На відміну від інших розумних тварин, вона сильно розподілена, а значна частина його 500 мільйонів нейронів розподілена по всіх восьми кінцівках. Простими словами, саме в кінцівках головоногого молюска знаходиться велика частина нейронів, а зовсім не в його голові.

Цікаво, що окремі кінцівки восьминога, по суті, здатні ухвалювати рішення незалежно одна від одної й навіть здатні реагувати на подразники навіть після того, як їх було відрубано. Дослідники виявили, що будь-яка із сотень сисалець здатна "пробувати" хімію довкілля і змінювати свою форму.

Нейрони в кінцівках восьминога зосереджені вздовж осьового нервового шнура, який хвилеподібно тягнеться по всій довжині, а навколо кожного сисальця зосереджені нервові вузли. Така система здається складною і спрямованою, а тому команда під керівництвом нейробіолога Кессіді Олсена вчені хотіли вивчити те, як саме функціонує нервова система восьминога.

Під час дослідження вчені помістили поздовжні зрізи руки каліфорнійського двоп'ятнистого восьминога (Octopus bimaculoides) під мікроскоп і виявили те, чого не помітили ніколи раніше. Уздовж осьового нервового шнура нейронні клітини упаковані в сегменти, розділені проміжками, так званими септами, багатими на сполучну тканину, де нерви та вени виходять, щоб з'єднуватися з прилеглими м'язами.

Далі вчені простежили ці зв'язки й виявили, що нерви з декількох сегментів з'єднуються з різними м'язовими областями. Це передбачає, що сегменти працюють разом, щоб керувати м'язами з високим ступенем точності. Команда також виявила, що нерви для сисальця також з'єднуються через перегородки, створюючи щось, схоже на нервову просторову карту сисалець. Це дає змогу вченим здійснити тонкий індивідуальний контроль кожної з них — восьминоги використовують кожну з них для сприйняття навколишнього середовища за допомогою дотику та смаку.

На наступному етапі вчені зосередилися на тому, щоб виявити зв'язок між сегментацією осьового нервового стовбура та його функцією. Для цього вони звернулися до схожої архітектури в іншій групі головоногих — кальмарах. Відомо, що кальмари відокремилися від восьминогів близько 270 мільйонів років тому, а тому розташування їхніх кінцівок дещо відрізняється: кальмари також мають 8 рук із сисальцями, але також мають два мацаки без сисалець уздовж стебла — вони розташовуються в кінці на булаві.

Відомо, що кальмари й восьминоги абсолютно по-різному використовують свої кінцівки: восьминоги використовують свої кінцівки для переміщення морським дном і маніпулювання об'єктами, водночас кальмари використовують їх для захоплення й утримування здобичі.

Дослідники виявили, що архітектура осьового нервового стовбура у довгоперого прибережного кальмара (Doryteuthis pealeii) сильно відрізняється від такої у восьминогів. Крім того, не було сегментації в стеблах мацаків без сисальців, але сегментація нервів була виявлена в булавах, що присмокталися.

Тепер учені вважають, що сегментована нервова система пов'язана з контролем присмоктаних кінцівок і має вирішальне значення для тонкого і спритного управління. Водночас кальмарам, ймовірно, просто не потрібно стільки сегментів, оскільки вони не користуються своїми сисальцями для дослідження навколишнього середовища.

Раніше Фокус писав про те, що вчені склали карту візуальної системи восьминогів.