章鱼可以像人类一样绘制它们的视觉景观

章鱼将大约70%的大脑用于视觉。但直到最近，科学家们对这些海洋动物如何看待它们的海底世界还知之甚少。俄勒冈大学的一项新研究使章鱼的观点成为焦点。

神经科学家首次记录了章鱼视觉系统的神经活动。他们通过直接观察动物大脑中响应不同位置的亮斑和暗斑的神经活动，绘制了章鱼的视野图。

这张章鱼视觉系统的神经活动图看起来很像在人类大脑中看到的——尽管章鱼和人类上一次拥有共同的祖先是在大约5亿年前，而且章鱼已经独立地进化出复杂的神经系统。

UO神经科学家CristopherNiell和他的团队在6月20日发表在CurrentBiology上的一篇论文中报告了他们的发现。

“以前没有人真正从头足类动物的中央视觉系统记录过，”尼尔说。章鱼和其他头足类动物通常不被用作理解视觉的模型，但Niell的团队对它们不寻常的大脑着迷。在去年发表在CurrentBiology上的一篇相关论文中，该实验室确定了章鱼视叶中不同类别的神经元，这是大脑中负责视觉的部分。Niell说，“这些论文通过阐明不同类型的神经元及其响应——我们想知道的两个基本方面来开始理解一个新的视觉系统，从而提供了一个很好的基础。”

在这项新研究中，研究人员测量了章鱼视觉系统中的神经元如何对屏幕上移动的暗点和亮点做出反应。使用荧光显微镜，研究人员可以观察神经元的活动，因为它们会做出反应，以了解神经元如何根据斑点出现的位置做出不同的反应。

“我们能够看到视叶中的每个位置都对动物前面屏幕上的一个位置做出反应，”Niell说。“如果我们移动一个点，大脑中的反应就会移动。”

这种一对一的映射存在于人脑中，用于多种感官，如视觉和触觉。神经科学家已将特定感觉的位置与大脑中的特定位置联系起来。一个众所周知的触觉代表是矮人，这是一个卡通人物形象，其中身体部位的绘制与大脑空间用于处理感官输入的比例成正比。手指和脚趾等高度敏感的部位看起来很大，因为这些身体部位有很多大脑输入，而不太敏感的区域要小得多。

但要找到视觉场景和章鱼大脑之间的有序联系远非一件容易的事。这是一个相当复杂的进化创新，爬行动物等一些动物没有那种地图。此外，之前的研究表明，章鱼的身体不同部位没有类似矮人的地图。

“我们希望视觉地图可能在那里，但以前没有人直接观察过它，”尼尔说。

研究人员指出，章鱼神经元对小光点和大黑点的反应也特别强烈——这与人类视觉系统存在明显差异。Niell的团队假设这可能是由于章鱼必须航行的水下环境的特定特征。隐约可见的捕食者可能会显示为大的暗影，而食物等近距离物体会显示为小亮点。

接下来，研究人员希望了解章鱼大脑如何对更复杂的图像做出反应，例如在自然环境中实际遇到的图像。他们的最终目标是追踪这些视觉输入更深入章鱼大脑的路径，以了解章鱼如何看待它的世界并与之互动。