我们离读懂章鱼的思想又近了一步 – Ars Technica

九个大脑、蓝色的血液、即时的伪装：章鱼抓住我们的兴趣和想象力也就不足为奇了。 科幻创作者，特别是受到这些触手生物的启发。

章鱼非凡的智慧使它成为海洋生物学家和神经科学家的独特研究对象。 研究揭示 意念力 允许章鱼打开罐子或走迷宫。 但是，像许多婴儿一样，章鱼也有一种冲破行为界限的凶猛倾向。 许多水族馆发现章鱼 守卫时间表 潜入附近的水槽偷鱼； 同时，海洋生物学家发现陆地章鱼会 鱼潘趣酒…没有明显的原因。

据博士说。 詹妮弗·马赫加拿大莱斯布里奇大学教授 [different] 学习类型 [for octopuses]认知任务，例如工具使用、复杂过程的记忆以备将来使用以及观察学习。 “

章鱼大脑的独特结构如何允许所有这些复杂的行为？ 在意大利那不勒斯费德里科二世大学和日本冲绳科学技术研究所 (OIST) 等机构的研究人员进行一项新研究之前，没有人成功研究陆生章鱼或自由移动的章鱼的脑电波。 在他们的 当前生物学 在论文中，研究人员跟踪并观察了三只圈养但自由移动的章鱼，首次分析了它们的脑电波。 使用记录电极，研究人员发现了一种以前从未见过的脑电波，以及可能与人类大脑中看到的某些波相似的脑电波，可能提供有关智力进化的线索。

狡猾的头足类动物

我们目前对章鱼智能的理解似乎令人难以置信。 在 2011年研究人员发现，头足类动物的每只手臂都有自己的“大脑”。 使用放置在水箱外的透明迷宫和食物，研究人员迫使章鱼只用它的手臂在迷宫中导航，即使它可以看到食物在哪里。 章鱼不能依赖大脑处理的化学信号来寻找食物，就像它通常在海洋中所做的那样，迫使手臂的“大脑”或神经元束通过本地处理信号自行寻找食物。 据信，每个章鱼臂都位于它周围 10,000 个神经元 致力于感知周围环境。

其他研究表明，章鱼是唯一使用工具的无脊椎动物，还有一些昆虫。 它们会将外壳压缩在身体周围，作为一种主要的盾牌和伪装来抵御捕食者。

章鱼也可以通过走路来模仿人类的运动 两条腿上，将他们的六条腿像裙子一样抬起，沿着海底行走。 然而，这似乎是这些头足类动物与人类之间为数不多的相似之处之一，因为进化使我们相隔了数百万年。

博士解释道。 迈克尔古巴，2023 年 OIST 章鱼脑电波研究项目负责人，现在那不勒斯大学工作。 “我们最近的共同祖先可能看起来像扁虫。” 然而，古巴和他的团队正在研究少数相似之处，以了解更多关于心智能力进化的信息。

章鱼脑连接

读懂章鱼的大脑并非易事。 一方面，在野外追踪这些动物几乎是不可能的。 “很难看到章鱼，而且它们经常在潮汐池中露出水面，”马赫补充道。 “其中一些只是习惯了人类，许多物种都是夜行性的。”

为了避免这些并发症，许多研究人员转向圈养章鱼来研究它们的大脑。 但即使这样也很困难。 “因为章鱼有八个超级灵活的手臂，可以伸入身体的任何部位，而且身体柔软，没有头骨来固定录音设备，所以这个项目的挑战是创造新的、难以捉摸的设备，”博士说。 宇宙安娜，那不勒斯大学教授，2023 年研究的合著者。

访问很重要，因为动物会经常移除或玩录音设备。 Kuba、Di Cosmo 和其他人决定采用一种新方法，植入他们自己的录音设备 里面 难以捉摸的章鱼大脑。

去除章鱼叶

“我们开发了一种新的工程解决方案，能够使用小型、轻便的数据记录器在水下记录信号，最初用于跟踪飞行中鸟类的大脑活动，”Di Cosmo 补充道。 这些经过改造的红海龟被小心地放置在三只圈养热带章鱼的头顶上，就在它们的眼睛之间。 “电极被植入章鱼大脑的一个区域，称为头叶和上内侧额叶，”Di Cosmo 说，这是一个最容易接近的区域，被认为对控制学习和记忆过程很重要。

章鱼在手术过程中被麻醉。 他们在接下来的 12 小时内恢复，并被发现在他们的水箱中，他们是第一批被实时研究的章鱼。 “我们还用灵敏的相机拍摄了它们游泳、睡觉和探索周围环境的过程，”古巴补充道。 虽然研究人员在接下来的 12 小时研究中没有让章鱼完成任何大脑刺激活动，但他们确实在测试对象中发现了一些有趣的大脑活动。

当团队第一次观察章鱼的脑电波时，结果令人震惊。 正如 Di Cosmo 解释的那样，这些振荡是“以前没有描述过的缓慢、长时间的振荡”。 据我们所知，这些特征似乎是章鱼独有的。

由于研究人员在记录章鱼时没有对它们进行测试，因此他们无法将这些独特的脑电波与任何特定活动相关联，这个问题留待未来的实验来回答。

智力共同主题

也许最令人惊讶的是，许多脑电波信号模仿了人类和其他哺乳动物的脑电波信号。 博士解释道。 添马舰古特尼克， 论文第一作者，那不勒斯大学访问学者。 古巴补充说，这个项目“让我们有机会研究具有复杂行为和认知的大脑，这些大脑在进化上与脊椎动物至少相差 5 亿年。” “这让我们有机会了解大脑如何工作的一般原则 [to be considered intelligent]. “

鉴于这项观察自由移动的章鱼的研究取得成功，Kuba、Gutnick 和 Di Cosmo 已经在寻找方法来推进他们的发现。 一方面，他们计划用其他种类的章鱼重复这个实验，包括 普通章鱼 在水族馆中最常见的物种。 “我有 [O. vulgaris] 迪科斯莫说道。 “我得到了卫生部的许可，可以与这些受保护动物一起工作，试图解决章鱼认知的许多其他领域的问题，包括它们如何学习、社交和控制身体和手臂的运动。”

在未来的另一项研究中，Kuba 和 Gutnik 以及 Di Cosmo 希望复制这个实验，同时向他们的章鱼添加记忆和学习任务，将特定的脑电波与不同的活动联系起来。 最终，这可能使我们能够将特定行为与特定大脑区域的活动联系起来。

遍历基因

其他研究人员正在采用遗传方法来了解章鱼的大脑。 根据 2021 年的一篇文章 科学美国人马萨诸塞州伍德霍尔海洋生物实验室的研究人员试图创造一种与章鱼大脑活动相对应的特定遗传标记。 以这个标记为指标，科学家们希望实时了解章鱼大脑的哪一部分在活动期间会亮起。 双斑章鱼的完整基因组于2015年完成测序，因此建立这种遗传标记可能非常容易。

马克斯德尔布吕克中心和达特茅斯学院的其他研究人员没有实时查看活动，而是试图找到 遗传相似性 与智力有关。 在 2022 年 11 月发表于 科学进步和 科学家发现章鱼的神经组织中有更多的 microRNA（用于基因表达的小 RNA 序列），而且这些 RNA 更长。 脊椎动物包括许多智能物种，并且在它们的神经组织中也有大量的 microRNA，因此研究人员认为 microRNA 在复杂大脑的发育或支持中可能很重要。

更多学习即将到来

尽管这些正在进行的研究关注的是圈养章鱼，但许多研究人员希望这些发现能帮助我们了解野生章鱼如何思考和生存。 Di Cosmo、Kuba 和 Gutnik 等科学家认为，通过研究圈养章鱼的行为，他们或许能够更好地了解和追踪这些动物在自然栖息地的情况。 正如古巴所说：“了解章鱼并展示它们的智慧有助于野生章鱼，因为人们会关注、关心和尊重它们。”

当前生物学，2023 年。 DOI： 10.1016/j.cub.2023.02.006