
“从建模的角度考虑这个问题,为这个又长又灵活的手臂建立控制系统的最佳方法是将其分成几个部分。”
图片来源:卡萨迪·奥尔森
永远不要挑战随着流行音乐和锁定舞蹈的结束,这是我祖父总是说的。它们有八条像蠕虫一样的手臂,表现出非凡的灵活性和控制力,现在科学家们发现了它们神经系统的一个奇怪特征,使之成为可能。章鱼通过分段的轴向神经索连接到各个吸盘,为它们的手臂展现出一种前所未见的空间映射系统,一位科学家将其命名为“吸盘错位”。
芝加哥大学神经生物学教授、该研究的资深作者克利夫顿·拉格斯代尔 (Clifton Ragsdale) 博士在一篇论文中表示:“如果你想要有一个神经系统来控制这种动态运动,那么这是一个很好的设置方法。”陈述。 “我们认为这是软体头足类动物特有的进化特征,这些软体头足类动物具有吸盘,可以进行类似蠕虫的运动。”
章鱼有八只手臂,每只手臂都有自己广泛的神经系统,这些神经系统加起来所含的神经元比动物大脑中的神经元还要多。它们集中在轴神经索 (ANC) 周围,当轴神经索缠绕在肢体上时,轴神经索包围着所有吸盘。 ANC 与肌肉组织的具体连接方式尚不清楚,因此一个团队研究了加州两点章鱼,双斑章鱼,找出答案。
通过观察从手臂上采集的薄条组织样本,他们观察到神经元如何被包装成由间隙(称为隔膜)分隔的片段。他们还发现每个节段都与下一个节段连接到不同的肌肉区域。这听起来很奇怪,但当你考虑到所有手臂都需要根据局部特异性进行操作,同时还作为整个附肢同步移动时,这是有道理的。
领导这项研究的计算神经科学研究生卡萨迪·奥尔森 (Cassady Olson) 表示:“从建模的角度考虑,为这个又长又灵活的手臂建立控制系统的最佳方法是将其分成几个部分。” “各个部分之间必须有某种形式的沟通,你可以想象这将有助于平滑运动。”
这些隔膜间隙也是每个吸盘的神经从 ANC 出发的地方,连接到它们的外边缘。这种设置可能意味着神经系统有效地创建了一个包含每个吸盘位置的空间图,这些吸盘可以独立移动,并且能够品尝和嗅到它们接触到的任何东西。
把它想象成一只手臂,上面布满了手、舌头和鼻子,你就会明白为什么强有力地控制它们是如此重要。正是这种空间测绘系统的“吸盘”让章鱼能够在环境中快速移动,并在移动过程中获取有价值的信息。
此外,研究小组发现长鳍近海鱿鱼(皮氏金龟子)也有分段的 ANC,但仅限于其附肢的吸盘部分。这表明这是控制头足类动物感觉臂的关键适应,而对于章鱼来说,感觉臂构成了它们身体的绝大多数。
章鱼经常被认为是最好的在地球上被发现,随着我们更多地了解它们令人困惑的大脑和电路手臂,这种比较似乎比以往任何时候都更合适。
该研究发表于自然通讯。