Los investigadores que estudian el comportamiento y la neurociencia de los pulpos han sospechado durante mucho tiempo que los brazos de los animales pueden tener mente propia.

Un nuevo modelo que se presenta aquí es el primer intento de una representación integral del flujo de información entre los chupones del pulpo, brazos y cerebro, basado en investigaciones previas en neurociencia y comportamiento del pulpo, y nuevas observaciones en video realizadas en el laboratorio.

La nueva investigación respalda hallazgos previos de que los chupones de pulpo pueden iniciar acciones en respuesta a la información que adquieren de su entorno. coordinando con las ventosas vecinas a lo largo del brazo. Luego, los brazos procesan la información sensorial y motora, y reunir la acción colectiva en el sistema nervioso periférico, sin esperar las órdenes del cerebro.

"Los brazos del pulpo tienen un anillo neural que pasa por alto el cerebro, y así los brazos pueden enviarse información entre sí sin que el cerebro se dé cuenta, ", Dijo Sivitilli." Entonces, aunque el cerebro no está muy seguro de dónde están los brazos en el espacio, los brazos saben dónde están y esto permite que los brazos se coordinen durante acciones como la locomoción lenta ".

El resultado es de abajo hacia arriba, o brazo arriba, mecanismo de decisión en lugar del mecanismo de cerebro abajo típico de los vertebrados, como los humanos, según Dominic Sivitilli, un estudiante graduado en neurociencia del comportamiento y astrobiología en la Universidad de Washington en Seattle que presentará la nueva investigación el 26 de junio en la Conferencia de Ciencias de Astrobiología de 2019 (AbSciCon 2019).

Los investigadores, en última instancia, quieren usar su modelo para comprender cómo las decisiones tomadas localmente en los brazos encajan en el contexto de comportamientos complejos como la caza, que también requieren la dirección del cerebro.

"Una de las preguntas generales que tenemos es cómo funcionaría un sistema nervioso distribuido, especialmente cuando intenta hacer algo complicado, como moverse a través de un fluido y encontrar comida en un complejo fondo oceánico. Hay muchas preguntas abiertas sobre cómo estos nodos del sistema nervioso están conectados entre sí, "dijo David Gire, neurocientífico de la Universidad de Washington y asesor del proyecto de Sivitilli.

Durante mucho tiempo una inspiración para la ciencia ficción, extraterrestres con tentáculos del espacio exterior, el pulpo puede ser una inteligencia tan extraña como la que podemos encontrar en la Tierra, Dijo Sivitilli. Él cree que comprender cómo percibe el pulpo su mundo es lo más cercano que podemos llegar a prepararnos para encontrar vida inteligente más allá de nuestro planeta.

"Es un modelo alternativo de inteligencia, ", Dijo Sivitilli." Nos da una comprensión de la diversidad de la cognición en el mundo, y quizás el universo ".

El pulpo exhibe muchos comportamientos similares a los vertebrados, como los humanos, pero la arquitectura de su sistema nervioso es fundamentalmente diferente, porque evolucionó después de que los vertebrados e invertebrados se separaron de las formas evolutivas, hace más de 500 millones de años.

Los vertebrados organizaron su sistema nervioso central en un cordón hasta la columna vertebral, conduciendo a un procesamiento altamente centralizado en el cerebro. Cefalópodos, como el pulpo, evolucionaron múltiples concentraciones de neuronas llamadas ganglios, dispuestos en una red distribuida por todo el cuerpo. Algunos de estos ganglios se volvieron más dominantes, evolucionando hacia un cerebro, pero la arquitectura distribuida subyacente persiste en los brazos del pulpo, y en todo su cuerpo.

De los 500 millones de neuronas del pulpo, más de 350 millones están en sus ocho brazos. Los brazos necesitan toda esa potencia de procesamiento para gestionar la información sensorial entrante, para moverse y realizar un seguimiento de su posición en el espacio. El procesamiento de información en los brazos permite al pulpo pensar y reaccionar más rápido. como procesadores paralelos en computadoras.

Sivitilli trabaja con el pulpo más grande del mundo, el pulpo gigante del Pacífico, así como el rojo más pequeño del Pacífico Oriental, o rubí, pulpo. Ambas especies son nativas de Puget Sound frente a la costa de Seattle y el Mar Salish, y tener capacidades de aprendizaje y resolución de problemas análogas a las estudiadas en cuervos, loros y primates.

Para entretener a los pulpos y estudiar sus movimientos, Sivitilli y sus colegas dieron a los pulpos interesantes, nuevos objetos para investigar, como bloques de cemento, rocas texturizadas, Legos y elaborados laberintos con comida en su interior. Su grupo de investigación está buscando patrones que revelen cómo el sistema nervioso del pulpo se delega entre los brazos cuando el animal se acerca a una tarea o reacciona a nuevos estímulos. buscando pistas sobre qué movimientos son dirigidos por el cerebro y cuáles son manejados desde los brazos.

Sivitilli empleó una cámara y un programa de computadora para observar al pulpo mientras exploraba objetos en su tanque y buscaba comida. El programa cuantifica los movimientos de los brazos, rastreando cómo los brazos trabajan juntos en sincronía, sugiriendo dirección desde el cerebro, o de forma asincrónica, sugiriendo la toma de decisiones independiente en cada apéndice.

"Estás viendo muchas pequeñas decisiones que toman estos ganglios distribuidos, con solo ver el brazo moverse, por lo que una de las primeras cosas que estamos haciendo es tratar de desglosar el aspecto real de ese movimiento, desde una perspectiva computacional, "Dijo Gire." Lo que estamos viendo, más de lo que se ha visto en el pasado, Así es como la información sensorial se integra en esta red mientras el animal toma decisiones complicadas ".