การศึกษาพบว่าระบบประสาทในแขนของปลาหมึกยักษ์ถูกแบ่งออกเป็นส่วนๆ

ปลาหมึกยักษ์มีความท้าทายในการควบคุมมอเตอร์ซึ่งมีความซับซ้อนมหาศาล แขนทั้งแปดข้างของมันคือไฮโดรสเตตของกล้ามเนื้อ ซึ่งเป็นโครงสร้างที่อ่อนนุ่มซึ่งขาดโครงกระดูกที่แข็งกระด้างและเคลื่อนไหวด้วยระดับอิสระที่แทบจะไม่มีที่สิ้นสุด นอกจากนี้ แขนยังเต็มไปด้วยหน่อนับร้อยซึ่งสามารถเปลี่ยนรูปร่างได้อย่างอิสระ แม้ว่าจะมีความซับซ้อนนี้ ปลาหมึกยักษ์ก็ยังควบคุมพฤติกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพตามความยาวของแขนข้างเดียว ทั่วทั้งแขนทั้งแปดและระหว่างหน่อ ในการวิจัยใหม่ นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยชิคาโกพบว่าวงจรระบบประสาทที่ควบคุมการเคลื่อนไหวของแขนในปลาหมึกยักษ์นั้นถูกแบ่งส่วน ทำให้สิ่งมีชีวิตพิเศษเหล่านี้สามารถควบคุมแขนและตัวดูดได้อย่างแม่นยำเพื่อสำรวจสภาพแวดล้อม จับวัตถุ และจับเหยื่อ

“หากคุณจะมีระบบประสาทที่ควบคุมการเคลื่อนไหวแบบไดนามิก นั่นเป็นวิธีที่ดีในการเตรียมการ” ศาสตราจารย์คลิฟตัน แรกส์เดล แห่งมหาวิทยาลัยชิคาโกกล่าว

“เราคิดว่ามันเป็นลักษณะพิเศษที่พัฒนาขึ้นโดยเฉพาะในปลาหมึกที่มีลำตัวนิ่มและมีตัวดูดเพื่อดำเนินการเคลื่อนไหวเหมือนหนอนเหล่านี้”

แขนปลาหมึกยักษ์แต่ละตัวมีระบบประสาทขนาดใหญ่ โดยมีเซลล์ประสาทรวมกันอยู่บนแขนทั้งแปดมากกว่าในสมองของสัตว์

เซลล์ประสาทเหล่านี้กระจุกตัวอยู่ในเส้นประสาทตามแนวแกนขนาดใหญ่ (ANC) ซึ่งจะงูไปมาขณะที่มันเคลื่อนไปตามแขน ทุกโค้งจะขยายใหญ่ขึ้นเหนือจุดดูดแต่ละอัน

ผู้เขียนศึกษาต้องการวิเคราะห์โครงสร้างของ ANC และความเชื่อมโยงกับกล้ามเนื้อในอ้อมแขนของปลาหมึกยักษ์สองจุดแคลิฟอร์เนีย (ปลาหมึกยักษ์ไบมาคูลอยด์-ซึ่งเป็นสายพันธุ์ขนาดเล็กที่มีถิ่นกำเนิดในมหาสมุทรแปซิฟิกนอกชายฝั่งแคลิฟอร์เนีย

พวกเขากำลังพยายามดูส่วนตัดขวางที่เป็นวงกลมบางๆ ของแขนด้วยกล้องจุลทรรศน์ แต่ตัวอย่างยังคงตกลงมาจากสไลด์

พวกเขาลองแถบแขนตามยาวและโชคดีกว่า ซึ่งนำไปสู่การค้นพบที่ไม่คาดคิด

การใช้เครื่องหมายเซลลูล่าร์และเครื่องมือสร้างภาพเพื่อติดตามโครงสร้างและการเชื่อมต่อจาก ANC พวกเขาพบว่าร่างกายของเซลล์ประสาทถูกอัดแน่นเป็นคอลัมน์ที่ก่อตัวเป็นเซ็กเมนต์ เช่น ท่อลูกฟูก

ส่วนเหล่านี้ถูกคั่นด้วยช่องว่างที่เรียกว่าผนังกั้น ซึ่งเส้นประสาทและหลอดเลือดจะออกไปยังกล้ามเนื้อใกล้เคียง

เส้นประสาทจากหลายส่วนเชื่อมต่อกับส่วนต่างๆ ของกล้ามเนื้อ โดยบอกว่าแต่ละส่วนทำงานร่วมกันเพื่อควบคุมการเคลื่อนไหว

“เมื่อคิดถึงสิ่งนี้จากมุมมองของการสร้างแบบจำลอง วิธีที่ดีที่สุดในการตั้งค่าระบบควบคุมสำหรับแขนที่ยาวและยืดหยุ่นนี้คือการแบ่งมันออกเป็นส่วน ๆ” Cassady Olson นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจากมหาวิทยาลัยชิคาโกกล่าว

“จะต้องมีการสื่อสารบางอย่างระหว่างส่วนต่างๆ ซึ่งคุณสามารถจินตนาการได้ว่าจะช่วยให้การเคลื่อนไหวราบรื่นขึ้น”

เส้นประสาทของตัวดูดก็ออกจาก ANC ผ่านผนังกั้นเหล่านี้ โดยเชื่อมต่อกับขอบด้านนอกของตัวดูดแต่ละตัวอย่างเป็นระบบ

สิ่งนี้บ่งชี้ว่าระบบประสาทสร้างแผนที่เชิงพื้นที่หรือภูมิประเทศของแต่ละดูด

ปลาหมึกยักษ์สามารถขยับและเปลี่ยนรูปร่างของตัวดูดได้อย่างอิสระ

ตัวดูดยังเต็มไปด้วยตัวรับความรู้สึกที่ช่วยให้ปลาหมึกยักษ์รับรสและกลิ่นสิ่งต่าง ๆ ที่พวกมันสัมผัส เช่น การรวมมือเข้ากับลิ้นและจมูก

นักวิจัยเชื่อว่าระบบดูดกลืนที่เรียกว่าแผนที่ ช่วยอำนวยความสะดวกในความสามารถทางประสาทสัมผัสและการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อนนี้

นักวิจัยยังได้ศึกษาด้วยเพื่อดูว่าโครงสร้างประเภทนี้พบได้ทั่วไปในปลาหมึกที่มีลำตัวนิ่มชนิดอื่นๆ หรือไม่ปลาหมึกยักษ์ฝั่ง (โดรีทูทิส พีเลอิ-ซึ่งพบได้ทั่วไปในมหาสมุทรแอตแลนติก

ปลาหมึกเหล่านี้มีแขนแปดแขนและมีหนวดเหมือนปลาหมึกยักษ์ และมีหนวดอีกสองตัว

หนวดมีก้านยาวไม่มีหน่อ โดยมีกระบองที่ปลายสุดซึ่งมีหน่อ

ขณะล่าสัตว์ ปลาหมึกสามารถยิงหนวดออกมาและจับเหยื่อด้วยกระบองที่มีเครื่องดูด

นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้กระบวนการเดียวกันในการศึกษาแถบยาวของหนวดปลาหมึก โดยพบว่า ANC ในก้านที่ไม่มีตัวดูดไม่ได้ถูกแบ่งส่วน แต่กระบองที่ส่วนท้ายจะถูกแบ่งในลักษณะเดียวกับปลาหมึกยักษ์

สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่า ANC แบบแบ่งส่วนนั้นถูกสร้างขึ้นมาโดยเฉพาะเพื่อควบคุมส่วนต่อท้ายที่คล่องแคล่วและดูดภาระในปลาหมึกทุกชนิด

ก้านหนวดปลาหมึกจะมีส่วนต่อตัวดูดน้อยกว่า ซึ่งอาจเป็นเพราะพวกมันไม่ได้ใช้หนวดปลาหมึกเพื่อสัมผัสความรู้สึกแบบเดียวกับที่หมึกยักษ์ทำ

ปลาหมึกพึ่งพาการมองเห็นมากขึ้นในการล่าสัตว์ในน้ำเปิด ในขณะที่ปลาหมึกยักษ์เดินด้อม ๆ มองๆ บนพื้นมหาสมุทรและใช้แขนที่ละเอียดอ่อนเป็นเครื่องมือในการสำรวจ

แม้ว่าปลาหมึกและปลาหมึกจะแยกจากกันเมื่อกว่า 270 ล้านปีก่อน ความเหมือนกันในวิธีที่พวกมันควบคุมส่วนต่างๆ ของอวัยวะด้วยตัวดูด และความแตกต่างในส่วนที่ไม่ใช่ แสดงให้เห็นว่าวิวัฒนาการมักจะจัดการเพื่อหาทางออกที่ดีที่สุดได้อย่างไร

ศาสตราจารย์แร็กส์เดลกล่าวว่า "สิ่งมีชีวิตที่มีอวัยวะที่มีอวัยวะดูดซึ่งมีการเคลื่อนไหวเหมือนหนอนจำเป็นต้องมีระบบประสาทที่เหมาะสม"

“ปลาหมึกที่แตกต่างกันมีโครงสร้างเป็นปล้อง ซึ่งมีรายละเอียดแตกต่างกันไปตามความต้องการของสภาพแวดล้อมและความกดดันของวิวัฒนาการหลายร้อยล้านปี”

ที่ศึกษาได้รับการตีพิมพ์ในวารสารการสื่อสารธรรมชาติ-

-

ซีเอส โอลสันและคณะ- 2568. การแบ่งส่วนเส้นประสาทในแขนปลาหมึก.แนท คอมมอน16, 443; สอง: 10.1038/s41467-024-55475-5