Нервная система щупалец осьминога сегментирована для управления сложными движениями

Новое исследование Чикагского университета показало, что нервная система, контролирующая движение щупалец осьминога, имеет сегментированное строение. Это обеспечивает невероятную ловкость и почти бесконечные степени свободы при изгибах, скручивании и сворачивании восьми щупалец и сотен присосок.

Исследование «Нейрональная сегментация в щупальцах головоногих» опубликовано 15 января 2025 года в Nature Communications.

Строение осевого нервного тяжа

Каждое щупальце осьминога содержит огромную нервную систему — в восьми щупальцах больше нейронов, чем в мозге животного. Нейроны сконцентрированы в крупном осевом нервном тяже (ANC), который извивается вдоль щупальца, образуя утолщения над каждой присоской.

Изучая щупальца калифорнийского двупятнистого осьминога (Octopus bimaculoides), исследователи обнаружили, что тела нейронов упакованы в колонны, формирующие сегменты, похожие на гофрированную трубу. Сегменты разделены перегородками (септами), через которые нервы и кровеносные сосуды выходят к мышцам. Нервы из нескольких сегментов соединяются с разными областями мышц, что указывает на их совместную работу для контроля движения.

Карта присосок («сакеротопия»)

Нервы для присосок также выходят через септы, систематически соединяясь с внешним краем каждой присоски. Это создает пространственную (топографическую) карту каждой присоски — «сакеротопию». Поскольку присоски могут двигаться и менять форму независимо и содержат сенсорные рецепторы для вкуса и обоняния, такая карта, вероятно, облегчает сложную сенсомоторную деятельность.

Сравнение с кальмаром

Исследование длинноперого кальмара (Doryteuthis pealeii) показало, что сегментация ANC связана именно с ловкими присосками. У кальмара:

• Безприсосковые стебли щупалец не сегментированы.
• Концевые булавы с присосками сегментированы, как у осьминога.

Однако у булав кальмара меньше сегментов на присоску, вероятно, потому что они меньше используют присоски для ощупывания, полагаясь в основном на зрение.

Эволюционный вывод

Осьминоги и кальмары разошлись более 270 миллионов лет назад. Сходство в строении нервной системы для контроля присосок и различия в частях без них показывают, как эволюция находит оптимальные решения: сегментарная структура развилась у головоногих с присосками для червеобразных движений, а её детали варьируются в зависимости от экологических требований.