Un paso revolucionario en la comprensión de cómo el cerebro controla su comportamiento
Los científicos han registrado con éxito la actividad cerebral de pulpos que se mueven libremente, una hazaña que fue posible gracias a la implantación de electrodos y un registrador de datos directamente en las criaturas.
El estudio es un paso fundamental para determinar cómo controlan su comportamiento los cerebros de los pulpos y podría proporcionar pistas sobre los principios comunes necesarios para que ocurra 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 un gran cerebro, un cuerpo asombrosamente único y avanzadas habilidades cognitivas que se han desarrollado de manera completamente diferente a las de los vertebrados", dijo la Dra. Tamar Gutnick, primera autora y ex investigadora postdoctoral en la Unidad de Física y Biología del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST).
Pero medir las ondas cerebrales de los pulpos ha resultado ser un verdadero desafío técnico. A diferencia de los vertebrados, los pulpos tienen un cuerpo blando, por lo que no tienen cráneo para anclar el equipo de grabación para evitar que se lo quiten.
"Los pulpos tienen ocho poderosos y ultraflexibles brazos, que pueden alcanzar absolutamente cualquier parte de su cuerpo", dijo la Dra. Gutnick. "Si tratáramos de conectarles cables, se los arrancarían de inmediato, por lo que necesitábamos una forma de poner el equipo completamente fuera de su alcance, colocándolo debajo de su piel".
Vídeo: Los investigadores registraron la actividad cerebral de un pulpo durante 12 horas. Aquí, el pulpo está en sueño activo, una etapa en la que hay cambios rápidos de color y textura, así como un rápido movimiento de succión.
Los investigadores se decidieron como solución por pequeños y livianos registradores de datos, que fueron diseñados originalmente para rastrear la actividad cerebral de las aves durante el 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 un ambiente con poco aire, permitieron hasta 12 horas de grabación continua.
Los investigadores eligieron Octopus cyanea, más comúnmente conocido como pulpo diurno o del día, como su animal modelo, debido a su mayor tamaño. Anestesiaron a tres pulpos e implantaron un registrador en una cavidad en la pared muscular del manto. Luego, los científicos implantaron los electrodos en un área del cerebro del pulpo llamada lóbulo vertical y lóbulo frontal superior medio, que es el área más accesible. También se cree que esta región del cerebro es importante para el aprendizaje visual y la memoria, que son procesos cerebrales que la Dra. Gutnick está particularmente interesada en comprender.
Una vez que se completó la cirugía, los pulpos fueron devueltos a su tanque de origen y monitoreados por vídeo. Después de cinco minutos, 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 el registrador y los electrodos de los pulpos y se sincronizaron los datos con el vídeo.
Los investigadores identificaron 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 pudieron vincular estos patrones de actividad cerebral con comportamientos específicos de los vídeos. Sin embargo, esto no es del todo sorprendente, explicó la Dra. Gutnick, ya que no requerían que los animales realizaran tareas específicas de aprendizaje.
Imagen: Los pulpos son moluscos, un gran grupo evolutivo al que también pertenecen las babosas y los caracoles. Sus cerebros complejos, y los de otros cefalópodos estrechamente relacionados, como los calamares y las sepias, han evolucionado por separado de los vertebrados, por lo que a menudo se hace referencia a los pulpos como extraterrestres. Aquí, un pulpo diurno (Octopus cyanea) posa con una Shisa, una criatura del folclore de Okinawa. Crédito: Michael Kuba
"Esta es un área que está asociada con el aprendizaje y la memoria, por lo que para explorar este circuito, realmente necesitamos hacer tareas de memoria repetitivas con los pulpos. Eso es algo que esperamos hacer muy pronto".
Los investigadores también creen que este método de registrar la actividad cerebral de los pulpos que se mueven libremente puede 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 el movimiento de su cuerpo y brazos.
"Este es un estudio realmente fundamental, pero es solo el primer paso", dijo el profesor Michael Kuba, quien dirigió el proyecto en la Unidad de Física y Biología de OIST y ahora continúa en la Universidad de Nápoles Federico II. "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 mirar dentro de su cerebro mientras realizan tareas específicas. Eso es realmente emocionante y poderoso".
La investigación se ha publicado en línea en Current Biology el 23 de febrero: Recording electrical activity from the brain of behaving octopus
