Estamos un paso más cerca de leer la mente de un pulpo

pulpo salvaje

Implantan en cefalópodos un dispositivo de grabación y electrodos

Nueve cerebros, sangre azul, tres corazones, camuflaje instantáneo: no sorprende que los pulpos ocupen nuestro interés y nuestra imaginación. Los creadores de ciencia ficción, en particular, se han inspirado en estas criaturas con tentáculos.

La notable inteligencia de un pulpo lo convierte también en un tema único para los biólogos marinos y los neurocientíficos. La investigación ha revelado que el poder del cerebro del pulpo le permite desenroscar un frasco o navegar por un laberinto.

Pero, como muchos niños, el pulpo también desarrolla una traviesa tendencia a empujar los límites del comportamiento. Varios acuarios han encontrado pulpos que memorizan los horarios de los guardias para colarse en los tanques cercanos y robar peces; mientras tanto, los biólogos marinos han descubierto que los pulpos salvajes golpean a los peces... sin razón aparente.

Según la Dra. Jennifer Maher, profesora de la Universidad de Lethbridge en Canadá, hay una "cantidad de diferentes tipos de aprendizaje [para los pulpos]: tareas cognitivas como el uso de herramientas, la memoria de operaciones complejas para uso futuro y el aprendizaje por observación".

¿Cómo permite la distintiva estructura del cerebro del pulpo todo este complejo comportamiento? Nadie había estudiado con éxito las ondas cerebrales de los pulpos salvajes o que se mueven libremente hasta un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Nápoles Federico II en Italia y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) en Japón, entre otros.

En su artículo científico, los investigadores rastrearon y monitorearon tres pulpos cautivos pero que se movían libremente, analizando por primera vez sus ondas cerebrales. Usando electrodos de grabación, los investigadores encontraron un tipo de onda cerebral nunca antes vista, junto con ondas cerebrales que pueden ser similares a algunas vistas en el cerebro humano, lo que posiblemente brinde pistas sobre la evolución de la inteligencia.

Astutos cefalópodos

Nuestra comprensión actual de la inteligencia del pulpo puede parecer increíble. En 2011, los investigadores descubrieron que cada brazo del cefalópodo tiene su propio "cerebro". Usando un laberinto transparente con comida dentro, sostenido fuera del tanque, los investigadores forzaron al pulpo a navegar por el laberinto usando solo su brazo, a pesar de que podía ver dónde estaba la comida. El pulpo no podía confiar en las señales químicas procesadas por su cerebro para encontrar el alimento, como suele hacer en el océano, lo que obligaba al "cerebro" individual del brazo, o conjunto de neuronas, a encontrar el alimento por sí mismo al procesar las señales localmente. Se cree que cada brazo de pulpo tiene alrededor de 10.000 neuronas dedicadas a detectar su entorno.

Otra investigación muestra que los pulpos son los únicos invertebrados, además de algunos insectos, que utilizan herramientas. Comprimirán caparazones alrededor de sus cuerpos como un tipo de proto-armadura y camuflaje contra los depredadores.

Los pulpos también pueden imitar el movimiento humano al caminar bípedos, levantar seis de sus patas como una falda y deslizarse por el fondo del océano. Sin embargo, esa parece ser una de las pocas similitudes entre estos cefalópodos y los humanos, ya que la evolución nos ha separado por muchos millones de años.

"La enorme diferencia entre los pulpos y nosotros proviene de más de 550 millones de años de evolución independiente", explicó el Dr. Michael Kuba, líder del proyecto OIST de 2023 para el estudio de ondas cerebrales de pulpos, que ahora trabaja en la Universidad de Nápoles. "Nuestro ancestro común más cercano probablemente se parecía a un gusano plano". Sin embargo, Kuba y su equipo están analizando las pocas similitudes para aprender más sobre la evolución de las habilidades mentales.

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.

Cableando el cerebro de un pulpo

No es tarea fácil leer el cerebro de un pulpo. Por un lado, los animales son casi imposibles de rastrear en la naturaleza. "Los pulpos son difíciles de ver y, además, a menudo están fuera del agua en las pozas de marea", agregó Maher. "Solo algunos de ellos se habitúan a las personas, y muchas especies son nocturnas".

Para evitar estas complicaciones, muchos investigadores recurren a pulpos cautivos para estudiar sus cerebros. Pero incluso esto puede resultar desafiante. "Dado que los pulpos tienen ocho brazos ultraflexibles que pueden llegar a cualquier parte de su cuerpo y tienen un cuerpo blando sin cráneo para anclar el equipo de grabación, el desafío de este proyecto era realizar un nuevo equipo que estuviese fuera de su alcance", dijo la Dra. Anna Di Cosmo, profesora de la Universidad de Nápoles e investigadora involucrada en el estudio de 2023.

El alcance importa porque el animal a menudo quita o juega con el equipo de grabación. Kuba, Di Cosmo y otros decidieron adoptar un nuevo enfoque al implantar sus dispositivos de grabación dentro del cerebro del pulpo, lejos de su alcance.

Una lobotomía de pulpo

"Desarrollamos una nueva solución de ingeniería, capaz de registrar señales bajo el agua, utilizando pequeños y livianos registradores de datos, originalmente utilizados para rastrear la actividad cerebral de las aves durante el vuelo", agregó Di Cosmo. Estos registradores de datos reutilizados se colocaron cuidadosamente en la parte superior de la cabeza de tres pulpos tropicales cautivos, justo entre sus ojos.

"Los electrodos se implantaron en un área del cerebro del pulpo llamada lóbulo vertical y lóbulo frontal superior medio", afirmó Di Cosmo, "que es el área más accesible y considerada importante para controlar los procesos de aprendizaje y memoria".

ondas cerebrales del pulpo

Imagen: Registrando la actividad eléctrica del cerebro de un pulpo

Los pulpos fueron anestesiados durante sus cirugías. Pasaron las siguientes 12 horas recuperándose, monitoreados en sus tanques, siendo los primeros pulpos en ser estudiados en tiempo real. "También los filmamos con una cámara sensible mientras nadaban, dormían y exploraban su entorno", agregó Kuba. Si bien los investigadores no hicieron que los pulpos completaran ninguna actividad de provocación cerebral durante las siguientes 12 horas de estudio, sí encontraron alguna interesante actividad cerebral en sus sujetos de prueba.

Cuando el equipo observó las ondas cerebrales de un pulpo por primera vez, los resultados fueron impactantes. Como explicó Di Cosmo, estas firmas eran "oscilaciones lentas y duraderas que no se habían descrito antes". Hasta donde sabemos, estas firmas parecen ser exclusivas de los pulpos.

Debido a que los investigadores no testaron los pulpos mientras los grababan, no pudieron vincular estas ondas cerebrales únicas con ninguna actividad específica, dejando esa pregunta para ser respondida por un futuro experimento.

Un tema común de la inteligencia

Quizás aún más sorprendente fue que varias firmas de ondas cerebrales imitaron las de los humanos y otros mamíferos. "Ahora tuvimos la oportunidad de observar la formación de la memoria en el pulpo y compararla con los mamíferos, para identificar motivos comunes o distintas idiosincrasias en cerebros que se han desarrollado de forma completamente independiente", explicó la Dra. Tamar Gutnick, primera autora del artículo y científica visitante en la Universidad de Nápoles.

Este proyecto "nos dio la oportunidad de estudiar cerebros con comportamientos y cognición complejos que están separados evolutivamente de los vertebrados por al menos 500 millones de años", agregó Kuba. "Esto nos da la oportunidad de ver los principios generales sobre cómo deben funcionar los cerebros [para ser considerados inteligentes]".

Dado el éxito de este estudio para observar pulpos que se mueven libremente, Kuba, Gutnick y Di Cosmo ya están buscando formas de impulsar sus hallazgos. Por un lado, planean repetir este experimento con otras especies de pulpo, incluido Octopus vulgaris, la especie que se ve a menudo en los acuarios. "Tengo O. vulgaris en mis instalaciones", afirmó Di Cosmo. "Y tengo el permiso del Ministerio de Salud para trabajar con estos animales protegidos, tratando de 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".

En un futuro estudio separado, Kuba y Gutnik, junto con Di Cosmo, esperan repetir este experimento pero agregan tareas de memoria y aprendizaje para que sus pulpos correlacionen ondas cerebrales específicas con diferentes actividades. En última instancia, esto puede permitirnos asociar ciertos comportamientos con la actividad en áreas específicas del cerebro.

pulpo Octopus cyanea

Imagen: Al implantar dispositivos inalámbricos en tres pulpos como este (Octopus cyanea, también conocido como el gran pulpo azul), los investigadores ahora pueden estudiar la actividad cerebral de los famosos cefalópodos inteligentes durante los comportamientos naturales.

Penetrando a través de los genes

Otros investigadores están adoptando un enfoque genético para comprender el cerebro del pulpo. Según un artículo de 2021 de Scientific American, los investigadores del Laboratorio de Biología Marina Wood Hole Massachusetts intentaron crear una etiqueta genética específica correspondiente a una actividad en el cerebro del pulpo. Usando esta etiqueta como indicador, los científicos esperaban ver qué parte del cerebro del pulpo se iluminaba en tiempo real durante las actividades. El genoma completo del pulpo de dos manchas se secuenció en 2015, por lo que puede ser bastante sencillo crear esta etiqueta genética.

En lugar de observar actividades en tiempo real, otros investigadores del Centro Max Delbrück y del Dartmouth College han estado tratando de encontrar similitudes genéticas relacionadas con la inteligencia. En un artículo de noviembre de 2022 en Science Advances, los científicos descubrieron que los pulpos tenían una mayor cantidad de microARN (pequeñas secuencias de ARN utilizadas para la expresión génica) en su tejido neural y que estos ARN eran más largos. Los vertebrados incluyen varias especies inteligentes y también tienen una gran cantidad de microARN en su tejido neural, por lo que los investigadores sospechan que los microARN podrían ser importantes para desarrollar o apoyar cerebros complejos.

Más conocimiento por venir

Aunque estos estudios en curso analizan pulpos cautivos, muchos investigadores esperan que los hallazgos nos ayuden a comprender cómo piensan y sobreviven los pulpos salvajes. Científicos como Di Cosmo, Kuba y Gutnik creen que al estudiar el comportamiento de los pulpos en cautiverio, podrían comprender mejor y rastrear a estos animales en sus hábitats naturales. Como dijo Kuba: "Comprender a los pulpos y probar su inteligencia es ayudar a los pulpos en la naturaleza, ya que las personas los tratarán con interés, cuidado y respeto".

La investigación se ha publicado en Current Biology: Recording electrical activity from the brain of behaving octopus

Una versión más reducida de este artículo se publicó en febrero de 2023: Graban por primera vez las ondas cerebrales de pulpos que se mueven libremente

Etiquetas: CerebroOndaPulpoGrabar

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