Décision hâtive! Les pieuvres ne sont pas comme les humains – ce sont des invertébrés à huit bras et étroitement liés aux huîtres et aux escargots. Malgré cela, ils ont développé des systèmes nerveux complexes contenant autant de neurones que de cerveaux canins, leur permettant de présenter une variété de comportements complexes.
Les scientifiques découvrent “une toute nouvelle façon de concevoir le système nerveux”
Cela en fait un sujet intéressant pour des chercheurs comme Melina Hill, Ph.D., William Rennie Harper, professeur de biologie de l’organisme et vice-chancelier de l’université. Université de Chicago Ceux qui veulent comprendre comment des structures alternatives du système nerveux peuvent remplir les mêmes fonctions que les humains, telles que : B. la perception des mouvements des membres et le contrôle des mouvements.
Dans une étude récente publiée dans Current Biology, Hill et ses collègues ont découvert une nouvelle caractéristique surprenante du système nerveux de la pieuvre : une structure qui permet aux cordons neuromusculaires (CNI), qui aident la pieuvre à détecter les mouvements des bras, de se fixer aux bras de chaque côté. côté attacher l’animal.
Cette découverte surprenante donne un nouvel aperçu de la façon dont les espèces d’invertébrés ont développé indépendamment des types complexes de neurones. Cela pourrait également inspirer la technologie robotique, comme les nouveaux dispositifs sous-marins autonomes.
“Dans mon laboratoire, nous étudions la mécanosense et la proprioception – comment le mouvement et la position des membres sont détectés”, a déclaré Hill. “Ces INC ont longtemps été considérés comme sensoriels, ils constituent donc une cible intéressante pour aider à répondre au type de questions que notre laboratoire pose.” Peu de travail a été fait sur eux jusqu’à présent, mais les expériences précédentes sont importantes pour le contrôle des bras.”
Selon kunyehaber.com : Grâce au soutien à la recherche sur les céphalopodes du Laboratoire de biologie marine, Hill et son équipe ont pu utiliser des calmars juvéniles pour l’étude, suffisamment petits pour permettre aux chercheurs d’imager les bases de huit bras à la fois. Cela permet à l’équipe de tracer les INC à travers le tissu pour déterminer leurs trajectoires.
“Ces pieuvres avaient à peu près la taille d’un nickel ou d’un quart, il s’agissait donc de coller des échantillons dans la bonne direction et de trouver le bon angle lorsque vous les coupiez. [for imaging]a déclaré Adam Koospalo, analyste de recherche principal à UChicago et auteur principal de l’étude.
L’équipe a d’abord examiné les plus gros cordons nerveux axonaux dans les bras, mais a constaté que les INC ne s’arrêtaient pas à la base du bras, mais continuaient du bras dans le corps de l’animal. Réalisant que peu de travail avait été fait pour explorer l’anatomie des INC, ils ont commencé à tracer les nerfs, s’attendant à ce qu’ils forment un anneau dans le corps de la pieuvre, un peu comme les cordons nerveux axonaux.
Grâce à l’imagerie, l’équipe a découvert qu’au moins deux des quatre cylindres prolongent non seulement la longueur de chaque bras, mais s’étendent également dans le corps de la pieuvre, où il contourne les bras adjacents et fusionne avec l’INC du troisième bras. Ce modèle signifie que tous les bras sont connectés symétriquement.
Cependant, il était difficile de dire comment le motif tiendrait sur les huit bras. “Pendant que nous tournions, nous avons réalisé qu’ils ne se réunissaient pas tous comme prévu, ils semblaient tous aller dans des directions différentes, et nous essayions de comprendre comment le motif était cohérent pour tous les bras. ” J’ai même apporté un de ces jouets pour enfants – le Spirograph – pour jouer avec son apparence et comment tout cela finirait par se connecter. Nous avons dû jouer avec beaucoup de séquences et de graphiques pendant que le lavage de cerveau était soumis à ce qui était quoi. Cela aurait pu être avant qu’il ne devienne clair comment tout cela s’est mis en place.
Les résultats n’étaient pas ceux que les chercheurs espéraient.
“Nous pensons qu’il s’agit d’un nouveau système nerveux basé sur les membres”, a déclaré Hill. “Nous n’avons rien vu de tel chez d’autres animaux.”
Les chercheurs ne savent pas encore à quoi pourrait servir cette conception anatomique, mais ils ont quelques idées.
“Certains des documents de recherche les plus anciens contenaient des informations intéressantes”, a déclaré Hill. Une étude des années 1950 a montré que si vous manipulez le bras d’un côté d’une pieuvre dont les régions cérébrales sont endommagées, vous voyez les bras de l’autre côté réagir. Par conséquent, ces nerfs peuvent fournir un contrôle décentralisé de la réponse réflexe ou du comportement. Mais nous voyons également les fibres des cordons nerveux remonter le long de leur chemin vers les muscles, de sorte qu’elles peuvent également permettre aux réactions allergiques et au contrôle moteur de se poursuivre sur toute leur longueur. ”
L’équipe mène actuellement des expériences pour voir si elle peut mieux comprendre cette question en analysant la physiologie et la cartographie unique des INC. Ils étudient également les systèmes nerveux d’autres céphalopodes, y compris les calmars et les seiches, pour voir s’ils partagent une anatomie similaire.
Enfin, Hill pense que la compréhension de ces systèmes pourrait non seulement faire la lumière sur les manières inattendues dont les espèces d’invertébrés pourraient faire évoluer un système nerveux, mais pourrait également aider à développer de nouvelles technologies d’ingénierie comme la robotique.
“Les pieuvres pourraient fournir une inspiration biologique pour la conception d’appareils autonomes sous la mer”, a déclaré Hill. m’a dit. “Pensez à leurs bras – ils peuvent se plier n’importe où, pas seulement au niveau des articulations. Ils peuvent plier et étirer leurs bras et faire fonctionner leurs ventouses en toute autonomie. La fonction d’un bras de calmar est beaucoup plus complexe que la nôtre, donc comprendre comment les calmars intègrent les informations sensorimotrices et contrôlent leurs mouvements pourrait aider au développement de nouvelles technologies.