Los científicos han registrado las primeras ondas cerebrales de pulpos en libertad

Resumen: Al implantar electrodos y monitorear los datos, los investigadores capturaron con éxito la actividad cerebral de los pulpos que se movían libremente. La actividad cerebral registrada puede abordar muchas preguntas sobre el comportamiento del pulpo, incluido el movimiento, la cognición y las habilidades de aprendizaje.

Fuente: OIST:

Los científicos han registrado con éxito la actividad cerebral de pulpos que vagan libremente, lo que ha sido posible mediante la inserción de electrodos y registradores de datos directamente en las criaturas.

El estudio, que fue publicado en línea Biología actual 23 de febrero Este es un importante paso adelante en la comprensión de cómo el cerebro del pulpo controla su comportamiento y puede proporcionar pistas sobre los principios generales necesarios para la inteligencia y la cognición.

«Si queremos entender cómo funciona el cerebro, los pulpos son el animal perfecto para estudiar en comparación con los mamíferos. Tienen cerebros grandes, un cuerpo sorprendentemente único y habilidades cognitivas avanzadas que han evolucionado de manera bastante diferente en los vertebrados», dijo la Dra. Tamar Gutnik, primera autora y ex investigadora postdoctoral en el Departamento de Física y Biología del Instituto de Ciencias de Okinawa. y Tecnología (OIST).

Pero medir las ondas cerebrales en pulpos es un verdadero desafío técnico. A diferencia de los vertebrados, los pulpos tienen un cuerpo blando, por lo que no tienen un cráneo para asegurar el equipo de grabación y evitar que se lo quiten.

«Los pulpos tienen ocho brazos poderosos y súper flexibles que pueden alcanzar absolutamente cualquier parte de su cuerpo», dice el Dr. Gutnick. «Si tratáramos de ponerles cables, se romperían inmediatamente si se salieran, así que necesitábamos una manera de poner el equipo completamente fuera de su alcance poniéndolo debajo de la piel».

Como solución, los investigadores optaron por registradores de datos pequeños y livianos que fueron diseñados originalmente para rastrear la actividad cerebral de las aves en vuelo. El equipo adaptó los dispositivos para hacerlos impermeables, pero lo suficientemente pequeños como para caber fácilmente dentro de los pulpos. Las baterías, que debían funcionar en condiciones de poco aire, permitían hasta 12 horas de grabación continua.

Los investigadores eligieron pulpo cyanea, más conocido como pulpo diurno, como su animal modelo, debido a su mayor tamaño. Anestesiaron a tres pulpos e insertaron un tronco en la cavidad de la pared muscular del manto.

Luego, los científicos colocaron los electrodos en un área del cerebro del pulpo llamada lóbulo vertical y lóbulo frontal superior medio, el área más accesible. También se cree que esta parte del cerebro es importante para el aprendizaje visual y la memoria, que son procesos cerebrales que el Dr. Gutnick está especialmente interesado en comprender.

Después de la cirugía, los pulpos fueron devueltos a su tanque de origen y monitoreados por video. Cinco minutos después, los pulpos se recuperaron y pasaron las siguientes 12 horas durmiendo, comiendo y moviéndose alrededor de su tanque mientras se registraba su actividad cerebral. Luego se retiraron los registradores y los electrodos de los pulpos y los datos se sincronizaron con el video.

Los investigadores encontraron varios patrones distintos de actividad cerebral, algunos de los cuales eran similares en tamaño y forma a los observados en los mamíferos, mientras que otros eran oscilaciones lentas y de larga duración que no se habían descrito antes.

Los investigadores aún no han podido vincular estos patrones de actividad cerebral con comportamientos específicos en los videos. Sin embargo, esto no es del todo sorprendente, explicó el Dr. Gutnick, porque no les pidieron a los animales que realizaran tareas de aprendizaje específicas.

«Esta es un área asociada con el aprendizaje y la memoria, por lo que para estudiar esta región realmente necesitamos realizar tareas de memoria repetitivas con pulpos. Eso es algo que esperamos hacer muy pronto».

Los investigadores también creen que este método de registro de la actividad cerebral en pulpos en libertad podría usarse en otras especies de pulpos y podría ayudar a resolver preguntas en muchas otras áreas de la cognición de los pulpos, incluida la forma en que aprenden, socializan y controlan los movimientos de su cuerpo y sus brazos. . .

«Este es un estudio realmente clave, pero es solo el primer paso», dijo el profesor Michael Kuba, quien dirigió el proyecto en el Departamento de Física y Biología de OIST y ahora continúa en la Universidad Federico II de Nápoles.

“Los pulpos son muy inteligentes, pero en este momento sabemos muy poco sobre cómo funcionan sus cerebros. Esta técnica significa que ahora tenemos la capacidad de observar sus cerebros mientras realizan tareas específicas. Es realmente emocionante y poderoso».

El estudio involucró una colaboración internacional entre investigadores de Japón, Italia, Alemania, Ucrania y Suiza.

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Sobre esta noticia de investigación en neurociencia

Autor: tomomi okubo
Fuente: OIST:
Contacto: Tomomi Okubo – OIST
Imagen: Imagen acreditada a Keishu Asada

Investigacion original. Entrada cerrada.
«Registro de la actividad eléctrica del cerebro de un pulpo andantePor Tamar Gutnik et al. Biología actual

Abstracto:

Registro de la actividad eléctrica del cerebro de un pulpo andante

Considerado uno de los invertebrados más inteligentes, los pulpos no tienen esqueleto y tienen ocho brazos altamente flexibles, cuyas actividades sensoriales y motoras son a la vez independientes y coordinadas por un complejo sistema nervioso central.

El cerebro del pulpo consta de un gran número de neuronas organizadas en muchos lóbulos diferentes, cuyas funciones se han propuesto principalmente en base a los resultados de experimentos con lesiones. En otras especies, la vinculación de la actividad cerebral con el comportamiento se logra implantando electrodos y correlacionando directamente la actividad eléctrica con el comportamiento animal observado.

Sin embargo, debido a que el pulpo carece de una estructura rígida a la que se pueda unir el equipo de registro, y debido a que utiliza sus ocho brazos flexibles para eliminar cualquier objeto extraño adherido al exterior de su cuerpo, el registro in vivo de la actividad eléctrica en los pulpos permite: estaba lejos de ser posible.

Aquí, describimos una nueva técnica para implantar un registrador de datos portátil en el pulpo y colocar electrodos en el sistema de lóbulo vertical para que la actividad cerebral se pueda registrar durante hasta 12 horas desde pulpos anestesiados y sin ataduras y sincronizar con videos de comportamiento simultáneos. . Encontramos varios patrones distintos en la actividad cerebral que aparecieron consistentemente en todos los animales. Aunque algunos se asemejan a los patrones de actividad en el tejido nervioso de los mamíferos, otros, como los episodios de 2 Hz con gran amplitud, no se han informado oscilaciones.

Este estudio proporciona la primera visión de la actividad cerebral en los pulpos que se comportan y representa un paso importante hacia la comprensión de cómo el cerebro controla el comportamiento en estos notables animales.