Самая необычная на Земле: ученые только что раскрыли секрет нервной системы осьминогов

Осьминоги могут выглядеть почти как инопланетные животные, но их удивительная способность контролировать каждую из своих восьми рук впечатляет и интригует ученых. Известно, что такой контроль по крайней мере частично обусловлен сегментацией нервной системы, которая ими управляет, но ученые все еще не понимали, как именно это работает. Теперь тайна осьминогов раскрыта, пишет Science Alert.

В новом исследовании ученые из Чикагского университета раскрыли странный способ, которым головоногие ориентируются в мире. Ученые полагают, что их открытие в дальнейшем может дать информацию о будущих проектах мягких роботов.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

По словам соавтора исследования, нейробиолога Клифтона Рэгсдейла, если людям удастся разгадать секрет нервной системы осьминогов, которая управляет столь динамичными движениями, это может стать хорошей подсказкой, как ее настроить. Ученые полагают, что эта удивительная особенность специально развилась у мягкотелых головоногих с присосками для выполнения динамичных движений.

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

Любопытно, что отдельные конечности осьминога, по сути, способны принимать решения независимо друг от друга и даже способны реагировать на раздражители даже после того, как были отрублены. Исследователи обнаружили, что любая из сотен присосок способна "пробовать" химию окружающей среды и менять вою форму.

Нейроны в конечностях осьминога сосредоточены вдоль осевого нервного шнура, который волнообразно тянется по всей длине, а вокруг каждой присоски сосредоточены нервные узлы. Такая система кажется сложной и направленной, а потому команда под руководством нейробиолога Кэссиди Олсена ученые хотели изучить то, как именно функционирует нервная система осьминога.

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

Далее ученые проследили эти связи и обнаружили, что нервы из нескольких сегментов соединяются с различными мышечными областями. Это предполагает, что сегменты работают вместе, чтобы управлять мышцами с высокой степенью точности. Команда также обнаружила, что нервы для присосок также соединяются через перегородки, создавая нечто, похожее на нервную пространственную карту присосок. Это позволяет ученым осуществить тонкий индивидуальный контроль каждой из них — осьминоги используют каждую из них для восприятия окружающей среды посредством осязания и вкуса.

На следующем этапе ученые сосредоточились на том, чтобы выявить связь между сегментацией осевого нервного ствола и его функцией. Для этого они обратились к похожей архитектуре в другой группе головоногих — кальмарах. Известно, что кальмары отделились от осьминогов около 270 миллионов лет назад, а потому расположение их конечностей немного отличается: у кальмаров также есть 8 рук с присосками, но также два щупальца без присосок вдоль стебля — они располагаются в конце на булаве.

Известно, что кальмары и осьминоги совершенно по-разному используют свои конечности: осьминоги используют свои конечности для перемещения по морскому дну и манипулирования объектами, в то же время кальмары используют их для захвата и удерживания добычи.

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

Теперь ученые полагают, что сегментированная нервная система связана с контролем присосавшихся конечностей и имеет решающее значение для тонкого и ловкого управления. В то же время кальмарам, вероятно, попросту не нужно столько сегментов, так как они не пользуются своими присосками для исследования окружающей среды.