健康博客|乌贼的大脑有多聪明？……

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色盲乌贼是如何用不同的颜色来伪装自己的呢？研究人员借助现代技术揭示了一个惊人复杂的大脑，发现了乌贼的聪明程度。

章鱼和墨鱼是头足类的一种，它们比我们看到的要多得多。

它们实际上能够计数、解决问题、识别模式，并通过许多信号进行交流。

虽然它们是色盲，但它们也能立即改变颜色，利用上半身和下半身的不同颜色来融入不同的背景，吸引潜在的伴侣。

多年来，这种复杂的行为引起了研究人员的极大兴趣。

现在，澳大利亚布里斯班昆士兰大学的研究人员借助现代技术，完成了50年来首份基于mri的鱿鱼大脑图谱。

他们的研究结果发表在《科学》杂志上。

“尽管浓厚的兴趣和研究进展头足类动物的复杂的行为和认知能力,大型复杂的头足类动物的神经系统,特别是,是一个“房间里的大象”知识缺口时,大多数工作在他们neuroarchitecture和功能早在50年前,“今天Wen-Sung涌告诉医疗新闻。

昆士兰脑研究所的Chung和他的研究小组对这些生物改变颜色的神经能力特别感兴趣，不仅是为了伪装，也是为了交流。

他们发现的是一个比老鼠大脑更复杂的大脑。事实上，它的复杂程度与狗的大脑相似。

复杂性和伪装

“这些生物是视觉主导的捕食者，几乎所有的沿海物种都是动态着色和伪装的大师，这是基于对皮肤上所有色素细胞的直接控制，”Chung说。

“一个非常著名的案例是关于它们在交配时的视觉交流。雄性可以展示一种‘皮肤供电’的字母表，并通过身体斗争来争夺配偶。”

“乌贼会用不同的方式对他最喜欢的女人说‘我爱你’。所以这肯定不是一种‘本能的反应’，而是他们大脑中一个非常复杂的认知过程。”

为了绘制出驱动这些复杂大脑的神经连接图，研究团队把重点放在了礁乌贼Sepioteuthis lessoniana身上。

然而，Chung和他的研究小组并没有使用传统的组织学方法，而是转而使用核磁共振成像技术。传统的方法是通过切片来观察组织的微观解剖结构，在如此庞大而复杂的大脑中取得“非常小而缓慢的进展”。

“先进的分子工具和成像技术已经在很大程度上发展为脊椎动物模型。我们基本上采用了小鼠大脑研究的想法和技术，并做了大量修改，使第一个高分辨率鱿鱼大脑成像工作，”Chung说。

鱿鱼的大脑比老鼠复杂

他们发现一些头足类动物有超过5亿个神经元。相比之下，足智多谋的老鼠有2亿，而普通的软体动物有2万。

这个数字也高于大鼠和小鼠，更接近狗的大脑。

“这是现代技术首次被用于探索这种神奇动物的大脑，我们提出了145个新的连接和通路，其中超过60%与视觉和运动系统有关。”– Wen-Sung Chung

“我们可以看到，很多神经回路都致力于伪装和视觉交流，这让乌贼拥有了一种独特的能力，能够躲避捕食者、捕猎，并通过动态的颜色变化进行同种交流。”

Chung和他的团队花了大约4年的时间才想出了第一个中尺度大脑地图。

“这就像我们终于有了一个早期阶段的谷歌地图，它允许我们在这些有着坚实知识背景的软体动物的复杂脑叶中导航。”

这项研究还表明，头足类动物的神经系统在某些方面与脊椎动物的中枢神经系统有着类似的独立进化过程。这支持了当前关于趋同进化的假设。

“这是在鱿鱼大脑中构建结构连接图的第一步，”Chung说。“这将帮助科学家们锁定某些特定的脑叶或区域，来研究这些看起来聪明的动物，但实际上是古代软体动物，是如何进化出这些能力的。”

“就我个人而言，我关注的是它们与视觉相关的能力，比如它们为什么以及如何进行色盲伪装，以及它们如何看到偏振信号，而大多数水生生物是看不见这些信号的。”

在未来，Chung和他的同事们将研究头足类动物——包括吸血乌贼、独居章鱼、双键章鱼、墨鱼和一些罕见的深海乌贼——大脑结构的比较，看看它们的大脑是否会随着生态系统的不同而进化。

他们也在研究信号处理是如何在这个复杂的大脑中发生的。

Chung解释说:“尽管软机器人领域对利用章鱼的身体计划越来越感兴趣——例如，它们的四肢和极化视觉——作为生物工程蓝图，我们希望新的发现将有助于建立一个新的动物模型。”

他总结说，这个创新的模型“将不同的感知和神经访问系统结合到生物灵感的应用中，比如软体机器人设计和新一代人工智能算法设计”。

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