研究人员在记录自由移动的章鱼的脑电波方面取得突破-时快讯

来源：cnBeta 　2023-02-24 05:34:06

科学家们已经想出了如何捕捉清醒和移动的章鱼的大脑活动--这是了解大脑如何控制其行为的一个突破性步骤。通过将电极和数据记录器直接植入生物体内，科学家取得了在章鱼自由活动时记录其大脑活动的非凡成就。

这项研究于2月23日在线发表在《当代生物学》杂志上，代表着在弄清章鱼大脑如何控制其行为方面迈出了关键的一步，并可能为智力和认知的发生所需的共同原则提供线索。

"我们想了解大脑是如何工作的，章鱼是作为与哺乳动物比较而进行研究的完美动物。"第一作者、冲绳科学与技术研究所（OIST）物理和生物组的前博士后研究员Tamar Gutnick博士说："它们有一个巨大的大脑，一个惊人的独特身体，以及与脊椎动物完全不同的先进认知能力的发展。"

【资料图】

研究人员对一只章鱼的大脑活动进行了12小时的记录。在这里，章鱼处于活跃的睡眠状态，这个阶段有颜色和纹理的快速变化，以及快速的吸盘运动。资料来源：《当代生物学》杂志

但是测量章鱼的脑电波已被证明是一个真正的技术挑战。与脊椎动物不同，章鱼是软体动物，所以它们没有头骨来固定记录设备，以防止其被移除。

古特尼克博士说："八爪鱼有八只强有力的、极其灵活的腕足，它们绝对可以到达身体的任何地方。如果我们试图在它们身上安装电线，它们会立即把电线扯下来，所以我们需要一种方法，把设备放在它们的皮肤下，让它们完全接触不到。

研究人员决定采用小型和轻型的数据记录器作为解决方案，这些数据记录器最初被设计用来追踪鸟类在飞行过程中的大脑活动。研究小组对这些设备进行了调整，使其防水，但仍然足够小，可以轻松地装入章鱼体内。需要在低空气环境下工作的电池，允许长达12小时的连续记录。

Octopus cyanea，在珊瑚礁上伪装自己。资料来源：浅田庆树

研究人员选择了Octopus cyanea，更常见的是日间章鱼作为他们的模型动物，因为它的尺寸较大。他们对三只章鱼进行了麻醉，并将一个记录器植入到地幔肌肉壁的一个空洞中。然后，科学家们将电极植入章鱼大脑中被称为垂直叶和中上额叶的区域，这是最容易接近的区域。这个大脑区域被认为对视觉学习和记忆也很重要，这也是古特尼克博士特别想了解的大脑过程。

手术完成后，章鱼被送回它们的观察缸，并通过视频监控。五分钟后，章鱼已经恢复，并在接下来的12个小时里睡觉、吃东西和在它们的水箱里活动，同时记录它们的大脑活动。然后从章鱼身上取下记录器和电极，并将数据与视频同步。

研究人员确定了几种不同的大脑活动模式，其中一些在大小和形状上与在哺乳动物中看到的相似，而另一些则是以前没有描述过的非常持久、缓慢的震荡。

研究人员还不能将这些大脑活动模式与视频中的具体行为联系起来。然而，这并不完全令人惊讶，Gutnick博士解释说，因为他们并不要求动物做具体的学习任务。

"这是一个与学习和记忆有关的区域，所以为了探索这个回路，我们真的需要对章鱼做重复性的记忆任务。这是我们希望能很快做到的事情！"

研究人员还认为，这种记录自由移动的章鱼的大脑活动的方法可以用于其他章鱼物种，并可以帮助解决章鱼认知的许多其他领域的问题，包括它们如何学习、社交以及控制身体和腕足的运动。

迈克尔-库巴教授说："这是一项非常关键的研究，但这只是第一步，"他在OIST物理和生物组领导该项目，现在继续在那不勒斯费德里科二大学工作。"章鱼是如此的聪明，但现在我们对它们的大脑如何工作知之甚少。这项技术意味着我们现在有能力在它们做特定任务时窥视它们的大脑。这真是令人激动。

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