Хватательные конечности являются одной из самых замечательных особенностей осьминога, но мало что известно о нейронной схеме, управляющей их движениями.
С восемью червеобразными щупальцами осьминоги демонстрируют необычайную ловкость и контроль, и теперь ученые обнаружили любопытную особенность их нервной системы, которая делает это возможным. С сегментированными осевыми нервными тяжами, которые соединяются с отдельными присосками, осьминоги демонстрируют систему пространственного картирования для своих щупалец, которую ученые назвали «присоскотопией». Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
«Если у вас будет нервная система, которая будет контролировать такое динамичное движение, это хороший способ ее настроить», — сказал соавтор исследования профессор Клифтон Рэгсдейл из Чикагского университета. «Мы считаем, что эта особенность специально развилась у мягкотелых головоногих моллюсков с присосками для выполнения этих червеобразных движений».
У осьминогов восемь щупалец, и каждое из них имеет свою собственную, обширную нервную систему, которая в совокупности содержит больше нейронов, чем находится в мозге животного. Они сосредоточены вокруг аксиального нервного шнура (ANC), который охватывает все присоски, поскольку он обвивается вокруг конечности. Точно не было ясно, как ANC был связан с мускулатурой, поэтому группа ученых изучала калифорнийского двухточечного осьминога, Octopus bimaculoides, чтобы выяснить это.
Рассматривая тонкие полоски образцов тканей, взятых из щупалец, они наблюдали, как нейроны были упакованы в сегменты, разделенные промежутками, известными как септы. Они также увидели, что каждый сегмент соединялся с другой областью мышц, отличной от следующей. Это звучит странно, но это имеет смысл, если учесть, что щупальца должны работать с локальной спецификой, а также двигаться синхронно как единое целое.
«Если говорить об этом с точки зрения моделирования, то лучшим способом настроить систему управления для этой очень длинной, гибкой руки было бы разделить ее на сегменты», — сказал руководитель исследования Кассади Олсон. «Между сегментами должна быть какая-то связь, которая, как вы можете себе представить, поможет сгладить движения».
Эти щели перегородок также были тем местом, где нервы для каждой присоски отходили от ANC, соединяясь с их внешними краями. Такая установка может означать, что нервная система эффективно создает пространственную карту, которая включает положение каждой присоски, которая может перемещаться независимо и способна ощущать вкус и запах всего, с чем она соприкасается.
Подумайте об этом как о руке, покрытой руками, языками и носами, и вы поймете, почему так важно иметь сильный контроль над ними. Это «присоска» для пространственной картографической системы, которая позволяет осьминогам pop-n-lock перемещаться по окружающей среде, собирая ценную информацию по мере продвижения.
Кроме того, команда обнаружила, что длинноперый прибрежный кальмар (Doryteuthis pealeii ) также имеет сегментированную АНК, но только в присосках. Это указывает на то, что это важнейшая адаптация для управления сенсорными руками у головоногих моллюсков, которые у осьминогов составляют большую часть их тел.
Осьминога часто называют лучшей моделью инопланетной жизни, которую можно найти на Земле, и по мере того, как мы узнаем больше об их загадочных щупальцах, мозгах и схемах, это сравнение кажется более уместным, чем когда-либо.
