Cómo los tentáculos de los pulpos toman decisiones

Pulpo. / Johns Hopkins University.
Pulpo. / Johns Hopkins University.

Los investigadores que estudian el comportamiento y la neurociencia de los pulpos han sospechado durante mucho tiempo que sus tentáculos pueden tener sus propias mentes.

Cómo los tentáculos de los pulpos toman decisiones

Un nuevo modelo que se presenta en Bellevue, estado de Washington, es el primer intento de una representación integral del flujo de información entre los retoños, brazos y cerebro del pulpo, basado en investigaciones previas sobre neurociencia y comportamiento del pulpo, y nuevas observaciones en video realizadas en el laboratorio.

La nueva investigación respalda los hallazgos previos de que los retoños del pulpo pueden iniciar acciones en respuesta a la información que obtienen de su entorno, coordinando con los retoños vecinos a lo largo del brazo. Luego, los tentáculos procesan la información sensorial y motora, y reúnen la acción colectiva en el sistema nervioso periférico, sin esperar órdenes del cerebro.

El resultado es un mecanismo de decisión de abajo hacia arriba o de tentáculos en lugar del mecanismo de toma de conciencia típico de los vertebrados, como los humanos, según Dominic Sivitilli, un estudiante graduado en neurociencia del comportamiento y astrobiología en la Universidad de Washington en Seattle.

En última instancia, los investigadores quieren usar su modelo para comprender cómo las decisiones que se toman localmente en los tentáculos encajan en el contexto de comportamientos complejos como la caza, que también requieren la dirección del cerebro.

"Una de las preguntas generales que tenemos es cómo funcionaría un sistema nervioso distribuido, especialmente cuando se trata de hacer algo complicado, como moverse a través del fluido y encontrar comida en un fondo marino complejo. Hay muchas preguntas abiertas sobre cómo estos nodos en el sistema nervioso están conectados entre sí", dijo David Gire, neurocientífico de la Universidad de Washington y asesor de Sivitilli para el proyecto.

Según Sivitilli, el pulpo puede ser una inspiración tan extraña como la que podemos encontrar en la Tierra para los extraterrestres con tentáculos del espacio exterior. Él cree que entender cómo el pulpo percibe su mundo es lo más cercano que podemos llegar a prepararnos para encontrar vida inteligente más allá de nuestro planeta.

El pulpo exhibe muchos comportamientos similares a los vertebrados, como los humanos, pero su arquitectura del sistema nervioso es fundamentalmente diferente, ya que evolucionó después de que los vertebrados e invertebrados se separaran de los caminos evolutivos, hace más de 500 millones de años.

Los vertebrados colocaron su sistema nervioso central en un cordón que se extendía por la columna vertebral, lo que llevó a un procesamiento altamente centralizado en el cerebro. Los cefalópodos, como el pulpo, desarrollaron múltiples concentraciones de neuronas llamadas ganglios, dispuestas en una red distribuida por todo el cuerpo. Algunos de estos ganglios se volvieron más dominantes, evolucionando a un cerebro, pero la arquitectura distribuida subyacente persiste en los brazos del pulpo y en todo su cuerpo.

"Los tentáculos del pulpo tienen un anillo neural que pasa por alto el cerebro y, por lo tanto, pueden enviarse información sin que el cerebro se dé cuenta", dijo Sivitilli. "Entonces, si bien el cerebro no está muy seguro de dónde están los brazos en el espacio, los brazos saben dónde están los otros y esto permite que los brazos se coordinen durante acciones como la locomoción al gatear".

De los 500 millones de neuronas del pulpo, más de 350 millones están en sus ocho tentáculos. Los tentáculos necesitan todo ese poder de procesamiento para gestionar la información sensorial entrante, moverse y realizar un seguimiento de su posición en el espacio. El procesamiento de la información en los tentáculos permite al pulpo pensar y reaccionar más rápido, como los procesadores paralelos en las computadoras.

Sivitilli trabaja con el pulpo más grande del mundo, el pulpo gigante del Pacífico, así como con el pulpo más pequeño, el rojo del Pacífico oriental, o el rubí. Ambas especies son nativas de Puget Sound, frente a la costa de Seattle y el mar de Salish, y tienen capacidades de aprendizaje y resolución de problemas análogas a las estudiadas en cuervos, loros y primates.

Para entretener a los pulpos y estudiar sus movimientos, Sivitilli y sus colegas dieron a los pulpos interesantes, nuevos objetos para investigar, como bloques de cemento, rocas texturadas, Legos y elaborados laberintos con comida en su interior. Su grupo de investigación está buscando patrones que revelen cómo el sistema nervioso del pulpo se delega entre los tentáculos cuando el animal se acerca a una tarea o reacciona a nuevos estímulos, buscando pistas sobre qué movimientos son dirigidos por el cerebro y cuáles se manejan desde los tentáculos.

Sivitilli empleó una cámara y un programa de computadora para observar el pulpo mientras exploraba objetos en su tanque y buscaba comida. El programa cuantifica los movimientos de los tentáculos, rastreando cómo trabajan juntos en sincronía, sugiriendo la dirección desde el cerebro o de forma asíncrona, sugiriendo la toma de decisiones independientes en cada apéndice.

"Estás viendo muchas pequeñas decisiones que toman estos ganglios distribuidos, solo con ver el movimiento del tentáculo, por lo que una de las primeras cosas que estamos haciendo es tratar de analizar cómo se ve realmente ese movimiento, desde una perspectiva computacional, dijo Gire. "Lo que estamos viendo, más que lo que se ha visto en el pasado, es cómo se integra la información sensorial en esta red mientras el animal toma decisiones complicadas".  @mundiario

 

 

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