Os pesquisadores que estudam o comportamento e a neurociência dos polvos há muito suspeitam que os braços dos animais podem ter mente própria.

Um novo modelo que está sendo apresentado aqui é a primeira tentativa de uma representação abrangente do fluxo de informações entre os sugadores do polvo, braços e cérebro, com base em pesquisas anteriores em neurociência e comportamento de polvo, e novas observações de vídeo conduzidas no laboratório.

A nova pesquisa apóia as descobertas anteriores de que os sugadores de polvo podem iniciar uma ação em resposta às informações que adquirem de seu ambiente, coordenando com otários vizinhos ao longo do braço. Os braços, então, processam informações sensoriais e motoras, e reunir ação coletiva no sistema nervoso periférico, sem esperar comandos do cérebro.

“Os braços do polvo têm um anel neural que contorna o cérebro, e assim os braços podem enviar informações um ao outro sem que o cérebro se dê conta disso, "Sivitilli disse." Então, embora o cérebro não tenha certeza de onde os braços estão no espaço, os braços sabem onde estão uns aos outros e isso permite que os braços se coordenem durante ações como a locomoção engatinhando. "

O resultado é de baixo para cima, ou arm-up, mecanismo de decisão, em vez do mecanismo de redução do cérebro típico dos vertebrados, como humanos, de acordo com Dominic Sivitilli, um estudante de pós-graduação em neurociência comportamental e astrobiologia da Universidade de Washington em Seattle que apresentará a nova pesquisa em 26 de junho na Conferência de Astrobiologia de 2019 (AbSciCon 2019).

Em última análise, os pesquisadores querem usar seu modelo para entender como as decisões tomadas localmente nas armas se encaixam no contexto de comportamentos complexos como a caça, que também requerem orientação do cérebro.

"Uma das questões gerais que temos é como funcionaria um sistema nervoso distribuído, especialmente quando está tentando fazer algo complicado, como mover-se através de um fluido e encontrar comida em um complexo fundo de oceano. Existem muitas questões em aberto sobre como esses nós do sistema nervoso estão conectados uns aos outros, "disse David Gire, neurocientista da Universidade de Washington e conselheiro de Sivitilli para o projeto.

Há muito uma inspiração para a ficção científica, alienígenas com tentáculos vindos do espaço sideral, o polvo pode ser uma inteligência tão estranha quanto podemos encontrar na Terra, Sivitilli disse. Ele acredita que entender como o polvo percebe seu mundo é o mais próximo que podemos chegar de nos prepararmos para encontrar vida inteligente além de nosso planeta.

"É um modelo alternativo de inteligência, "Sivitilli disse." Isso nos dá uma compreensão quanto à diversidade da cognição no mundo, e talvez o universo. "

O polvo exibe muitos comportamentos semelhantes aos dos vertebrados, como humanos, mas a arquitetura do sistema nervoso é fundamentalmente diferente, porque evoluiu depois que vertebrados e invertebrados se separaram dos caminhos evolutivos, mais de 500 milhões de anos atrás.

Os vertebrados organizaram seu sistema nervoso central em um cordão até a espinha dorsal, levando a um processamento altamente centralizado no cérebro. Cefalópodes, como o polvo, desenvolveram múltiplas concentrações de neurônios chamados gânglios, dispostos em uma rede distribuída por todo o corpo. Alguns desses gânglios se tornaram mais dominantes, evoluindo para um cérebro, mas a arquitetura distribuída subjacente persiste nos braços do polvo, e em todo o seu corpo.

Dos 500 milhões de neurônios do polvo, mais de 350 milhões estão em seus oito braços. Os braços precisam de todo esse poder de processamento para gerenciar as informações sensoriais recebidas, para se mover e manter o controle de sua posição no espaço. O processamento de informações nos braços permite que o polvo pense e reaja mais rápido, como processadores paralelos em computadores.

Sivitilli trabalha com o maior polvo do mundo, o polvo gigante do Pacífico, bem como o menor vermelho do Pacífico Leste, ou rubi, polvo. Ambas as espécies são nativas de Puget Sound, na costa de Seattle e do Mar Salish, e têm capacidades de aprendizagem e resolução de problemas análogas às estudadas em corvos, papagaios e primatas.

Para entreter os polvos e estudar seus movimentos, Sivitilli e seus colegas deram aos polvos interessantes, novos objetos para investigar, como blocos de concreto, rochas texturizadas, Legos e labirintos elaborados com comida dentro. Seu grupo de pesquisa está procurando padrões que revelem como o sistema nervoso do polvo se delega entre os braços conforme o animal se aproxima de uma tarefa ou reage a novos estímulos, procurando pistas sobre quais movimentos são dirigidos pelo cérebro e quais são gerenciados pelos braços.

Sivitilli empregou uma câmera e um programa de computador para observar o polvo enquanto ele explorava objetos em seu tanque e procurava por comida. O programa quantifica os movimentos dos braços, rastreando como os braços trabalham juntos em sincronia, sugerindo direção do cérebro, ou de forma assíncrona, sugerindo tomada de decisão independente em cada apêndice.

"Você está vendo muitas pequenas decisões sendo tomadas por esses gânglios distribuídos, apenas observando o movimento do braço, então uma das primeiras coisas que estamos fazendo é tentar quebrar a aparência desse movimento, de uma perspectiva computacional, "Gire disse." O que estamos olhando, mais do que o que foi visto no passado, é como a informação sensorial está sendo integrada nesta rede enquanto o animal está tomando decisões complicadas. "