八只眼睛：利用神经图谱揭示章鱼的视觉

概括： 研究人员绘制了章鱼视觉系统的神经活动图，揭示了与人类惊人的相似之处。

研究小组观察了对亮点和暗点的神经反应，从而绘制出类似于人脑组织的图。 有趣的是，章鱼和人类在大约 5 亿年前拥有最后的共同祖先，这表明这种复杂的视觉系统是独立进化的。

这些发现极大地促进了我们对头足类动物视觉和大脑结构的理解。

关键事实：

1. 章鱼大脑的大约 70% 负责视觉。 这项研究首次绘制了它们视觉系统中的神经活动图，为这些海洋生物如何感知世界提供了见解。
2. 尽管章鱼和人类在 5 亿年前有共同的祖先，但它们在视觉感知方面进化出了相似的神经图。
3. 研究发现，章鱼神经元对小亮点和大黑点反应强烈，这与人类视觉系统不同。 这可能是由于水下环境的特殊性造成的。

来源： 俄勒冈大学

章鱼大约 70% 的大脑用于视觉。 但直到最近，科学家们对这些海洋动物如何看待它们的水下世界还只有一个模糊的了解。 俄勒冈大学的一项新研究揭示了章鱼的观点。

神经科学家首次记录了章鱼视觉系统的神经活动。 他们通过直接观察动物大脑中对不同位置的亮点和暗点的神经活动，创建了章鱼视野图。

这张章鱼视觉系统中的神经活动图与我们在人类大脑中看到的非常相似——尽管章鱼和人类在大约 5 亿年前拥有共同的祖先，但章鱼独立进化了其复杂的神经系统。

神经科学家 Christopher Neale 和他的团队在 6 月 20 日发表在《神经科学家 Christopher Neale》杂志上的一篇论文中报告了他们的发现。 现代生物学。

“以前没有人真正记录过头足类动物的中央视觉系统，”尼尔说。 章鱼和其他头足类动物通常不被用作理解视觉的模型，但尼尔的团队对它们不寻常的大脑很感兴趣。

在去年发表的一篇相关论文中 现代生物学该实验室在章鱼的视叶（大脑中负责视觉的部分）中发现了不同类别的神经元。 尼尔说：“这些论文通过展示不同类型的神经元及其对什么的反应，提供了良好的基础——这是我们想要了解的两个关键方面，以开始理解新的视觉系统。”

在这项新研究中，研究人员测量了章鱼视觉系统中的神经元如何对屏幕上移动的暗点和亮点做出反应。 使用荧光显微镜，研究人员可以观察神经元响应时的活动，看看神经元如何根据斑点出现的位置做出不同的反应。

“我们能够看到视叶中的每个部位都对动物面前屏幕上的单个位置做出反应，”尼尔说。 “如果我们移动到某个地方，反应就会在大脑中移动。”

这种类型的个体地图存在于人脑中的多种感官中，例如视觉和触觉。 神经科学家已将某些感觉的位置与大脑中的特定点联系起来。

触摸的一个众所周知的表现是小人，这是一种卡通人物，其中身体的各个部分是按照专门用于处理感官输入的大脑空间量的比例绘制的。

手指和脚趾等高度敏感的部位显得很大，因为这些身体部位有大量的大脑输入，而不太敏感的区域则要小得多。

但在视觉场景和章鱼大脑之间找到有序的联系却远非如此。 这是一个相当复杂的进化创新，一些动物如爬行动物没有这种类型的地图。 此外，之前的研究表明，章鱼的身体不同部位没有类似侏儒的地图。

“我们希望视觉地图就在那里，但之前没有人直接注意到它，”尼尔说。

研究人员还指出，章鱼的神经元对小亮点和大黑点的反应特别强烈——这与人类视觉系统有显着差异。 尼尔的团队假设这可能是由于章鱼必须导航的水下环境的特定特征所致。 隐现的捕食者可能会显示为大的黑阴影，而附近的物体（例如食物）可能会显示为小亮点。

接下来，研究人员希望了解章鱼的大脑如何响应更复杂的图像，例如已经存在于自然环境中的图像。 他们的最终目标是追踪这些视觉输入更深入章鱼大脑的路径，以了解章鱼如何看待它的世界并与之互动。

关于视觉神经科学新闻中的这项研究

作者： 莫莉·布兰切特
来源： 俄勒冈大学
沟通： 莫莉·布兰切特 – 俄勒冈大学
图片： 图片来源：神经科学新闻

原始搜索： 开放访问。
”章鱼视叶视觉反应的功能调节由克里斯托弗·尼尔等人撰写。 现代生物学

总结

章鱼视叶视觉反应的功能调节

强调

• 头足类视觉系统的功能组织很大程度上未知
• 使用钙成像，我们绘制了章鱼视叶的视觉反应
• 我们确定了视网膜组织的空间局部感受野
• 上下路径是不同的，并且具有独特的尺寸选择特性

概括

头足类动物是高度视觉动物，拥有相机般的眼睛、大大脑和丰富的视觉引导行为。 然而，头足类动物的大脑独立于其他具有高视力物种（例如脊椎动物）的大脑而进化。 因此，处理感觉信息的神经回路有很大不同。

目前尚不清楚它们独特的强大视觉系统是如何工作的，因为目前还没有对头足类动物大脑视觉反应的直接神经学测量。

在这项研究中，我们使用双光子钙成像来记录章鱼中央大脑的主要视觉处理中心（视叶）的视觉诱发反应，以确定视觉场景的基本特征是如何表示和组织的。

我们发现了光（ON）和暗（OFF）刺激的空间局部感受域，它们在视网膜上组织在视叶上，展示了许多物种常见的视觉系统组织的标志。

对这些反应的检查揭示了视叶各层视觉表征的变化，包括 OFF 通路的出现和尺寸选择性的增加。

我们还发现了开启和关闭刺激的空间处理的不对称性，这表明模型处理的独特电路机制可能已经发展到适合处理水下视觉场景的特定要求。

这项研究提供了对章鱼视觉系统的神经处理和功能组织的见解，突出了共同和独特的方面，并为未来研究介导头足类视觉处理和行为的神经回路奠定了基础。