نحن نقترب خطوة واحدة من قراءة عقل الأخطبوط – Ars Technica

تسعة أدمغة ، دم أزرق ، تمويه فوري: ليس من المستغرب أن تستحوذ الأخطبوطات على اهتماماتنا ومخيلاتنا. مبدعي الخيال العلمي، على وجه الخصوص ، مستوحاة من هذه المخلوقات ذات المجسات.

إن ذكاء الأخطبوط الرائع يجعله موضوعًا فريدًا لعلماء الأحياء البحرية وعلماء الأعصاب أيضًا. كشفت الأبحاث عن قوة العقل الأخطبوط يسمح له بفك جرة أو التنقل في متاهة. ولكن ، مثل العديد من الأطفال ، يطور الأخطبوط أيضًا ميلًا شرسًا لدفع حدود السلوك. وجدت العديد من أحواض السمك الأخطبوطات حفظ جداول الحراسة للتسلل إلى خزانات قريبة لسرقة الأسماك ؛ في غضون ذلك ، اكتشف علماء الأحياء البحرية أن الأخطبوطات البرية سوف تفعل ذلك لكمة السمك… دون سبب واضح.

بحسب د. جينيفر ماهر، وهو أستاذ في جامعة ليثبريدج في كندا ، هناك “عدد من [different] أنواع التعلم [for octopuses]: المهام المعرفية مثل استخدام الأدوات ، وذاكرة العمليات المعقدة للاستخدام المستقبلي ، والتعلم القائم على الملاحظة. “

كيف تسمح البنية المميزة لدماغ الأخطبوط بكل هذا السلوك المعقد؟ لم ينجح أحد في دراسة موجات دماغ الأخطبوط البرية أو المتحركة بحرية حتى دراسة جديدة قام بها باحثون في جامعة نابولي فيديريكو الثاني في إيطاليا ومعهد أوكيناوا للعلوم والتكنولوجيا (OIST) في اليابان ، من بين آخرين. في بهم علم الأحياء الحالي على الورق ، قام الباحثون بتتبع ومراقبة ثلاثة أخطبوطات أسيرة ولكنها تتحرك بحرية ، وتحليل موجات دماغها لأول مرة. باستخدام أقطاب تسجيل ، وجد الباحثون نوعًا من موجات الدماغ لم يسبق له مثيل ، جنبًا إلى جنب مع موجات الدماغ التي قد تكون مشابهة لبعض الموجات التي شوهدت في أدمغة الإنسان ، وربما تقدم تلميحات حول تطور الذكاء.

رأسيات الأرجل الماكرة

قد يبدو فهمنا الحالي لذكاء الأخطبوط غير معقول. في 2011، اكتشف الباحثون أن كل ذراع في رأسيات الأرجل لها “دماغ” خاص بها. باستخدام متاهة شفافة بها طعام ، تم وضعها خارج الخزان ، أجبر الباحثون الأخطبوط على التنقل في المتاهة باستخدام ذراعه فقط ، على الرغم من أنه يمكنه رؤية مكان الطعام. لم يستطع الأخطبوط الاعتماد على الإشارات الكيميائية التي يعالجها دماغه للعثور على الطعام ، كما يحدث عادةً في المحيط ، مما يجبر “دماغ” الذراع أو حزمة الخلايا العصبية على إيجاد الطعام بمفرده من خلال معالجة الإشارات محليًا . يُعتقد أن كل ذراع أخطبوط موجودة حولها 10000 خلية عصبية مكرسة لاستشعار محيطها.

تظهر أبحاث أخرى أن الأخطبوطات هي اللافقاريات الوحيدة ، إلى جانب عدد قليل من الحشرات ، التي تستخدم الأدوات. سيقومون بضغط القذائف حول أجسادهم كنوع من الدروع الأولية والتمويه ضد الحيوانات المفترسة.

يمكن للأخطبوطات أيضًا تقليد حركة الإنسان عن طريق المشي على قدمين، ورفع ستة من أرجلهم مثل التنورة ، والسير على طول قاع المحيط. ومع ذلك ، يبدو أن هذا هو أحد أوجه التشابه القليلة بين هذه رأسيات الأرجل والبشر ، حيث أن التطور فصلنا بملايين السنين.

أوضح د. مايكل كوبا، قائد مشروع OIST لدراسة الموجات الدماغية للأخطبوط لعام 2023 والذي يعمل الآن في جامعة نابولي. “ربما كان أقرب سلف مشترك لنا يشبه الدودة المفلطحة.” ومع ذلك ، يبحث كوبا وفريقه في أوجه التشابه القليلة لمعرفة المزيد عن تطور القدرات العقلية.

توصيل دماغ الأخطبوط

قراءة دماغ الأخطبوط ليست مهمة سهلة. لسبب واحد ، يكاد يكون من المستحيل تعقب الحيوانات في البرية. وأضاف ماهر: “يصعب رؤية الأخطبوطات ، بالإضافة إلى أنها غالبًا ما تكون خارج المياه في برك المد والجزر”. “البعض منهم فقط يعتاد على الناس ، والعديد من الأنواع هي ليلية.”

لتجنب هذه المضاعفات ، يلجأ العديد من الباحثين إلى الأخطبوط الأسير لدراسة أدمغتهم. لكن حتى هذا يمكن أن يكون صعبًا. “نظرًا لأن الأخطبوطات لديها ثمانية أذرع فائقة المرونة يمكنها الوصول إلى أي جزء من أجسامها ولها جسم ناعم بدون جمجمة لتثبيت معدات التسجيل ، كان التحدي في هذا المشروع هو إنشاء معدات جديدة بعيدة المنال ،” قال د. آنا دي كوزمو، أستاذ في جامعة نابولي وباحث مشارك في دراسة عام 2023.

الوصول مهم لأن الحيوان غالبًا ما يزيل جهاز التسجيل أو يلعب به. قرر Kuba و Di Cosmo وآخرون اتباع نهج جديد من خلال زرع أجهزة التسجيل الخاصة بهم داخل دماغ الأخطبوط بعيد المنال.

استئصال فص الأخطبوط

وأضاف دي كوزمو: “لقد طورنا حلاً هندسيًا جديدًا ، قادرًا على تسجيل الإشارات تحت الماء ، باستخدام مسجلات بيانات صغيرة وخفيفة الوزن ، تُستخدم في الأصل لتتبع نشاط دماغ الطيور أثناء الطيران”. تم وضع هذه الحطابين المعاد توظيفها بعناية في الرأس العلوي لثلاثة أخطبوطات استوائية أسيرة ، فقط بين أعينهم. قال دي كوزمو: “تم زرع الأقطاب الكهربائية في منطقة من دماغ الأخطبوط تسمى الفص الرأسي والفص الجبهي المتوسط ​​العلوي” ، وهي المنطقة التي يسهل الوصول إليها وتعتبر مهمة للتحكم في عمليات التعلم والذاكرة.

تم تخدير الأخطبوطات أثناء العمليات الجراحية. أمضوا الساعات الـ 12 التالية في التعافي ، وتم رصدهم في خزاناتهم ، حيث كانوا أول أخطبوطات يتم دراستها في الوقت الفعلي. وأضاف كوبا: “قمنا أيضًا بتصويرهم بكاميرا حساسة وهم يسبحون وينامون ويستكشفون ما يحيط بهم”. في حين أن الباحثين لم يكن لديهم الأخطبوطات لإكمال أي أنشطة لإثارة الدماغ خلال الـ 12 ساعة القادمة من الدراسة ، فقد وجدوا بعض نشاط الدماغ المثير للاهتمام في موضوعات الاختبار الخاصة بهم.

عندما نظر الفريق إلى موجات دماغ الأخطبوط لأول مرة ، كانت النتائج مروعة. كما أوضح دي كوزمو ، كانت هذه التذبذبات “تذبذبات بطيئة وطويلة الأمد لم يتم وصفها من قبل.” على حد علمنا ، يبدو أن هذه التوقيعات فريدة من نوعها بالنسبة للأخطبوطات.

نظرًا لأن الباحثين لم يختبروا الأخطبوطات أثناء تسجيلها ، لم يتمكنوا من ربط موجات الدماغ الفريدة هذه بأي نشاط محدد ، تاركين هذا السؤال ليتم الإجابة عليه من خلال تجربة مستقبلية.

موضوع مشترك للذكاء

ربما كان الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن العديد من إشارات الموجات الدماغية تحاكي تلك الموجودة في البشر والثدييات الأخرى. أوضح د. تمار جوتنيك ، المؤلف الأول للورقة وعالم زائر في جامعة نابولي. وأضاف كوبا أن هذا المشروع “أعطانا فرصة لدراسة الأدمغة ذات السلوكيات المعقدة والإدراك المنفصلة تطوريًا عن الفقاريات بما لا يقل عن 500 مليون سنة”. “هذا يمنحنا فرصة لرؤية المبادئ العامة حول كيفية عمل العقول [to be considered intelligent]. “

نظرًا لنجاح هذه الدراسة في مراقبة الأخطبوطات المتحركة بحرية ، يبحث Kuba و Gutnick و Di Cosmo بالفعل في طرق لدفع نتائجهم إلى الأمام. لسبب واحد ، أنهم يخططون لتكرار هذه التجربة مع أنواع أخرى من الأخطبوط ، بما في ذلك الأخطبوط الشائع الأنواع التي غالبًا ما تُرى في أحواض السمك. “أملك [O. vulgaris] قال دي كوزمو. “ولدي إذن من وزارة الصحة للعمل مع هذه الحيوانات المحمية ، في محاولة لحل الأسئلة في العديد من المجالات الأخرى لإدراك الأخطبوط ، بما في ذلك كيف يتعلمون ، ويتواصلون اجتماعيًا ، ويتحكمون في حركة أجسامهم وأذرعهم.”

في دراسة مستقبلية منفصلة ، يأمل كل من Kuba و Gutnik ، جنبًا إلى جنب مع Di Cosmo ، في تكرار هذه التجربة مع إضافة الذاكرة ومهام التعلم لأخطبوطاتهم لربط موجات دماغية معينة بأنشطة مختلفة. في النهاية ، قد يسمح لنا هذا بربط سلوكيات معينة بنشاط في مناطق معينة من الدماغ.

الذهاب من خلال الجينات

يتبع باحثون آخرون نهجًا جينيًا لفهم دماغ الأخطبوط. وفقًا لمقال 2021 من Scientific American، حاول الباحثون في مختبر وود هول ماساتشوستس البيولوجي البحري إنشاء علامة جينية محددة تتوافق مع نشاط في دماغ الأخطبوط. باستخدام هذه العلامة كمؤشر ، كان العلماء يأملون في معرفة أي جزء من دماغ الأخطبوط يضيء في الوقت الفعلي أثناء الأنشطة. تم تسلسل الجينوم الكامل للأخطبوط ذو النقطتين في عام 2015 ، لذلك قد يكون من السهل جدًا إنشاء هذه العلامة الجينية.

بدلاً من النظر إلى الأنشطة في الوقت الفعلي ، حاول باحثون آخرون في مركز ماكس ديلبروك وكلية دارتموث العثور على التشابه الجيني المتعلقة بالذكاء. في ورقة بحثية نُشرت في نوفمبر 2022 في تقدم العلمو وجد العلماء أن الأخطبوطات تحتوي على عدد أكبر من الرنا الميكروي (تسلسل الحمض النووي الريبي الصغير المستخدم للتعبير الجيني) في أنسجتها العصبية وأن هذه الحمض النووي الريبي كانت أطول. تشمل الفقاريات العديد من الأنواع الذكية ولديها أيضًا عدد كبير من الرنا الميكروي في أنسجتها العصبية ، لذلك يعتقد الباحثون أن الرنا الميكروي يمكن أن يكون مهمًا في تطوير أو دعم الأدمغة المعقدة.

المزيد من التعلم في المستقبل

على الرغم من أن هذه الدراسات المستمرة تبحث في الأخطبوطات الأسيرة ، يأمل العديد من الباحثين أن تساعدنا النتائج على فهم كيف تفكر الأخطبوطات البرية وتظل على قيد الحياة. يعتقد علماء مثل Di Cosmo و Kuba و Gutnik أنه من خلال دراسة سلوك الأخطبوط الأسير ، قد يكونون قادرين على فهم وتتبع هذه الحيوانات بشكل أفضل في بيئاتها الطبيعية. كما قال كوبا: “إن فهم الأخطبوطات وإثبات ذكائها يساعد الأخطبوطات في البرية ، حيث سيعاملها الناس باهتمام ورعاية واحترام”.

علم الأحياء الحالي ، 2023. DOI: 10.1016 / j.cub.2023.02.006