科学家首次记录到自由移动章鱼的脑电波

科学家们已经成功地记录了自由移动的章鱼的大脑活动，这是通过将电极和数据记录器直接植入章鱼体内而实现的。

这项研究于 2 月 23 日在线发表在《当代生物学》杂志上，是弄清楚章鱼的大脑如何控制其行为的关键一步，并且可以为智力和认知发生所需的共同原则提供线索。

“如果我们想了解大脑是如何工作的，章鱼是与哺乳动物相比的完美研究动物。他们有一个大大脑，一个惊人独特的身体，以及与脊椎动物完全不同的高级认知能力，“冲绳科学研究所物理和生物学部门的第一作者和前博士后研究员 Tamar Gutnick 博士 说。和技术(OIST)。

但测量章鱼的脑电波已被证明是一项真正的技术挑战。与脊椎动物不同，章鱼身体柔软，因此它们没有头骨来固定记录设备，以防止它被移除。

“章鱼有八个强大且超灵活的手臂，可以触及身体的任何地方，”古特尼克博士说。“如果我们试图将电线连接到它们身上，一旦脱落，它们就会立即撕裂，因此我们需要一种方法，将设备放在他们的皮肤下，使它们完全无法触及。”

研究人员选择了小巧轻便的数据记录器作为解决方案，这些记录器最初设计用于跟踪鸟类在飞行过程中的大脑活动。该团队对这些设备进行了改造，使它们防水，但仍然足够小，可以轻松放入章鱼体内。需要在低空气环境中工作的电池可以连续记录长达 12 小时。

由于体型较大，研究人员选择了Octopus cyanea (通常被称为白章鱼)作为他们的模型动物。他们麻醉了三只章鱼，并将记录器植入了外套膜肌肉壁的空腔中。然后，科学家们将电极植入章鱼大脑的一个区域，称为垂直叶和中额上叶，这是最容易接近的区域。这个大脑区域也被认为对视觉学习和记忆很重要，这是 Gutnick 博士特别想了解的大脑过程。

手术完成后，章鱼被放回它们的水箱中，并通过视频进行监控。五分钟后，章鱼恢复了健康，并在接下来的 12 个小时里睡觉、进食和在水箱里四处走动，同时记录了它们的大脑活动。然后从章鱼身上取下记录器和电极，并将数据同步到视频中。

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哺乳动物相似，而另一些则是非常持久、缓慢的振荡，以前从未被描述过。

研究人员还无法将这些大脑活动模式与视频中的特定行为联系起来。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完成特定的学习任务。

“这是一个与学习和记忆相关的区域，所以为了探索这个回路，我们真的需要用章鱼做重复的记忆任​​务。这是我们希望很快就能做到的事情!”

研究人员还认为，这种记录自由移动的章鱼大脑活动的方法可用于其他章鱼物种，并有助于解决章鱼认知的许多其他领域的问题，包括它们如何学习、社交和控制身体和手臂的运动.

“这是一项非常关键的研究，但这只是第一步，”OIST 物理和生物学部门负责该项目、现在在那不勒斯费德里科二世大学继续工作的 Michael Kuba 教授说。“章鱼非常聪明，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他们执行特定任务时窥视他们的大脑。这真的很令人兴奋和强大。”