Me kaikki tiedämme, että pääjalkaiset ovat älyttömän fiksuja, ja niiden monimutkaiset hermojärjestelmät selittävät jonkin verran niiden kykyjä. Nyt kalmarin aivojen ensimmäinen magneettikuvaustutkimus vahvistaa, kuinka monipuolisia yhteydet niiden aivoissa todella ovat.
Korkearesoluutioisen magneettikuvauksen ja erilaisten värjäystekniikoiden avulla tutkijat ovat löytäneet ja kuvanneet kalmarin aiemmin tuntemattomia tärkeitä hermoratoja.
”Nykyaikaisilla pääjalkaisilla, ryhmään kuuluvat mustekalat, seepiat ja kalmarit, on tunnetusti monimutkaiset aivot, jotka lähestyvät koiran aivoja ja ylittävät hiiret ja rotat ainakin hermosolujen lukumäärän suhteen”, sanoo neurobiologi Wen-Sung Chung Queenslandin yliopiston Queenslandin aivoinstituutista (Queensland Brain Institute, QBI) Australiassa.
”Esimerkiksi joillakin pääjalkaisilla on yli 500 miljoonaa neuronia, kun rotalla niitä on 200 miljoonaa ja tavallisella nilviäisellä 20 000.”
Me kaikki tiedämme, että hermosolujen monimutkaisuus ei välttämättä korreloi älykkyyden kanssa sellaisena kuin me sen tunnemme; mutta tiedämme myös, että koirilla on melko tiheät aivokuoret, joten on hämmästyttävää huomata, miten lähelle jotkin pääjalkaiset jäävät niitä jäljessä aivokytkentöjen määrässä.
Saadakseen ensimmäisen korkearesoluutioisen kartan isokokoisen riuttakalmarin (Sepioteuthis lessoniana) aivoista – niin sanotun konnektomin – työryhmä käytti kahdenlaista magneettikuvausta, kontrastinvahvistettua magneettikuvausta ja korkean kulmatarkkuuden diffuusiomagneettikuvausta.
Säilytetyt kalmarinäytteet värjättiin hopeaväriaineella tai monivärisillä fluoresoivilla hermomerkkiaineilla, joiden avulla tutkijat pystyivät kartoittamaan hermoratoja. Näiden tekniikoiden avulla he pystyivät vahvistamaan yli 99 prosenttia jo tunnistetuista 282 tärkeästä hermoradasta.
He tunnistivat myös 145 uutta, aiemmin tuntematonta tärkeintä hermorataa. Näistä yli 60 prosenttia liittyy näkö- ja motorisiin järjestelmiin – mikä voisi auttaa meitä ymmärtämään kalmarin hulluja naamiointitaitoja.
”Näemme, että monet hermopiirit on omistettu naamioinnille ja visuaaliselle kommunikaatiolle”, Chung sanoi.
”Kalmarilla on ainutlaatuinen kyky väistää saalistajia, metsästää ja viestiä lajitovereiden kanssa dynaamisten värimuutosten avulla.”
Miten pääjalkaiset näkevät, on kiehtova mysteeri. Teknisesti ne ovat värisokeita, kuten Chung ja hänen kollegansa neurobiologi Justin Marshall, myös QBI:stä, osoittivat aiemmin ”kiistatta”.
Mutta ne näyttävät kykenevän havaitsemaan värejä jollakin tavalla. Katsokaa vain, miten mustekalat vaihtavat väriä sopeutuakseen täydellisesti ympäristöönsä. Tai miten kalmarit kommunikoivat vilauttamalla värejä toisilleen.
Tämä tutkimus näyttää löytäneen joitakin tähän visuaaliseen prosessointiin ja sen mahdollistamiin käyttäytymismuotoihin liittyviä reittejä sekä mahdollisen rakenteen aivoissa, joka vastaa näön ja naamioinnin koordinoinnista.
”Samankaltaisuus paremmin tutkittuun selkärankaisten hermostoon nähden antaa meille mahdollisuuden tehdä uusia ennusteita pääjalkaisten hermostosta käyttäytymistasolla”, Chung sanoi.
”Tässä tutkimuksessa ehdotetaan esimerkiksi useita uusia neuroniverkostoja, jotka vastaavat visuaalisesti ohjatusta käyttäytymisestä, kuten liikkumisesta ja vastavalon naamioinnista – kun kalmarit näyttävät eri värejä vartalonsa ylä- ja alapuolella sulautuakseen taustaan riippumatta siitä, tarkastellaanko niitä ylhäältä vai alhaalta.”
Tämä tutkimus on osa pitkäaikaista hanketta, jonka tarkoituksena on ymmärtää, miten pääjalkaisten aivot ja älykkyys toimivat, koska ne eroavat niin paljon meidän ja muiden selkärankaisten aivoista.
Kuten tutkijat kirjoittavat artikkelissaan, ”pääjalkaisten suorittamat ilmeisen monimutkaiset kognitiiviset tehtävät tarvitsevat tällaista vankkaa taustatietoa, ennen kuin antropomorfiset spekulaatiot johtavat väärinkäsityksiin näiden ainutlaatuisten ja ihmeellisten olentojen ympärillä.”
Tutkimus on julkaistu iScience-lehdessä.