章鱼手臂如何绕过大脑

一个秘密模式连接着遥远的章鱼肢体

An octopus

新的研究表明,章鱼著名的手臂协调能力有一个连接秘密。

Norbert Wu/Minden Pictures

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章鱼布满吸盘的手臂可以像包含部分独立的迷你大脑一样运作。每条手臂收集感觉信息来驱动自身的运动——甚至其他手臂的运动——而无需咨询主要大脑区域。

“它们的手臂非常灵活;它们柔软,可以弯曲、扭动,做出各种各样的事情,”芝加哥大学的生物学家梅琳娜·黑尔说。在一项发表在《当代生物学》杂志上的研究中,她和她的同事揭示了可能促进这些柔软肢体分散协调的奇特连接。

研究人员调查了幼年双斑蛸的解剖结构,研究对象只有“一颗大号 Tic Tac 糖”那么大,该研究的主要作者、同样来自芝加哥大学的亚当·库斯帕卢说。他们检查了章鱼的肌内神经索:这是无脊椎动物解剖学中的关键部分,包含多种类型的神经元,并有助于整个手臂的运动。在过去的大多数研究中,“手臂神经系统的其他部分都得到了很好的描述,但这些神经索仍然是个谜,”黑尔说。


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研究人员使用强大的显微镜追踪了神经索,发现其中一种类型——最靠近吸盘的神经索——不仅沿着手臂延伸,还向下延伸到相隔两条手臂的另一条手臂。所有八条手臂都显示出这种模式。黑尔说,这种布局“与我们以前见过的任何东西都完全不同”,她原本预计这些神经索会形成类似于较大的外周神经形成的中央环状结构。

图片来源:Mesa Schumacher;来源:“多条神经索连接章鱼手臂,为手臂间信号传递提供替代路径”,作者:Adam Kuuspalu 等人,《当代生物学》,第 32 卷;2022 年 12 月 19 日(参考文献

“我认为可以简单地说,这是数学上高效的,”库斯帕卢在谈到新发现的模式时说。如果这些连接传递感觉和运动信号,它们将允许相对遥远的手臂之间进行快速通信。

旧金山州立大学生物学家罗宾·克鲁克没有参与这项新研究,她说这项研究很有趣,并且与她对章鱼、鱿鱼和墨鱼的感觉运动整合的研究相关。“目前尚不清楚[肌内神经索]如何通信,甚至不清楚它们是否真的在身体中远距离发送信号,”她补充道。该研究的作者计划接下来深入研究这些问题。

“我们现在可以稍微不同地对待我们的解剖学和行为学研究,更多地关注任何一条手臂与环中更远的手臂协同工作的情况,”海洋生物实验室的研究员罗杰·汉隆说,他经常与黑尔的研究小组合作。“我们正处于令人着迷的‘轻度混乱状态’,当意想不到的发现被揭示时,这种状态既令人困惑又令人兴奋。”

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