Хирургическое вживление электродов позволило «заглянуть в голову» головоногих моллюсков.
Зафиксированы ритмы головного мозга осьминогов, как схожие с теми, что наблюдаются у других животных, так и уникальные. Запись сигналов мозга головоногих сделана впервые, для этого потребовалось решить множество технических проблем.
Впервые записывались мозговые импульсы свободно передвигающихся осьминогов. Для этого потребовалось не только внедрить электроды в мозг животных, но и вшить им под кожу устройство записи данных. Таким образом мы получаем некоторое представление о том, как работает сознание головоногих моллюсков.
Результаты исследований опубликованы в журнале Cell.
«Некоторые из этих структур активности обладают некоторым сходством со структурами активности, наблюдаемыми в гиппокампе млекопитающих, который также является центром памяти, — сообщил в Live Science ведущий автор статьи Тамар Гатник (Tamar Gutnick), приглашённый учёный Неапольского университета. — Но мы также наблюдали уникальные структуры, активность в диапазоне 2 Гц, о наличии которой у других животных никогда не сообщалось».
Осьминоги и их ближайшие сородичи, такие как кальмар и каракатица, восхищают биологов с тех пор, как в третьем веке нашей эры римский писатель и натуралист Клавдий Элиан обратил внимание на их «очевидные» характеристики, такие как «шаловство и изобретательность». Осьминогов и прочих головоногих моллюсков давно изучают, тайны их интеллекта — вызов для учёных. Эти животные обладают замечательной памятью, превосходным камуфляжем, любопытством к своему окружению, способностью пользоваться инструментами и решать задачи, и некоторые полагают, что у них бывают сновидения, на что указывают цветовые волны, проносящиеся по их коже во время сна.
«Заглянуть в голову» осьминогов непросто. Щупальца этих существ могут дотянуться до любых частей их бескостных тел, так что они не только могут с лёгкостью ухватить и отцепить любой инородный следящий предмет, но и не имеют участков тела, на которые можно было бы надёжно прикрепить записывающие мозговые волны устройства.
Чтобы решить эту проблему, исследователи хирургическим образом вживили следящие устройства в головы трёх содержащихся в неволе осьминогов, поместив сверхлёгкие устройства для записи данных, часто применяемые на птицах, у них между глаз, после чего соединили их с электродами, вживлёнными в область мозга осьминогов, отвечающую за обучение и память. Затем учёные записывали данные в течение 12 часов, в то время как осьминоги спали, ухаживали за собой и исследовали свой аквариум.
Зафиксированные структуры мозговых волн удивили учёных по нескольким причинам. Во-первых, исследователи обнаружили ритмы, очень похожие на те, которые наблюдаются в гиппокампусе человека.
Это намекает на конвергентную нейрологическую эволюцию, где у двух разных видов независимо друг от друга развивается одинаковое свойство. Это не то, что досталось нам от общего предка — ближайший общий предок человека и осьминога был плоским червём, обитавшим на дне моря около 750 миллионов лет назад, его мозг был чрезвычайно прост.
Исследователи также обнаружили у осьминогов мозговые ритмы, похожие на такие же, связанные с циклами сна и бодрствования, других животных.
Помимо «понятных» мозговых волн исследователи также обнаружили волны, которых раньше в записях не наблюдалось — долговременные и медленные, повторяющиеся всего дважды в секунду. Учёные не знают, для чего они используются, и потребуется сделать больше записей во время выполнения осьминогами различных задач для того, чтобы составить полную карту мозговых ритмов осьминога.
«Вероятнее всего для этого потребуется регистрация [мозговой активности] осьминогов, которые натренированы показывать определённые модели поведения, чтобы мы смогли зафиксировать несколько повторов схожего поведения, — говорит Гатник. — У позвоночных это является ключом к обнаружению структур мозговой деятельности, которые помогают нам понять, как мозг управляет поведением».