Tienen sistemas nerviosos segmentados que les otorga un control preciso en los ocho brazos
Los brazos del pulpo se mueven con increíble destreza, doblándose, retorciéndose y enroscándose con grados casi infinitos de libertad.
Una nueva investigación de la Universidad de Chicago reveló que el circuito del sistema nervioso que controla el movimiento de los brazos de los pulpos está segmentado, lo que otorga a estas extraordinarias criaturas un control preciso en los ocho brazos y cientos de ventosas para explorar su entorno, agarrar objetos y capturar presas.
"Si vamos a tener un sistema nervioso que controle un movimiento tan dinámico, esa es una buena forma de hacerlo", dijo Clifton Ragsdale, profesor de Neurobiología en la Universidad de Chicago y autor principal del estudio.
"Creemos que es una característica que evolucionó específicamente en los cefalópodos de cuerpo blando con ventosas para realizar estos movimientos similares a los de los gusanos".
Cada brazo del pulpo tiene un enorme sistema nervioso, con más neuronas combinadas en los ocho brazos que en el cerebro del animal. Estas neuronas se concentran en un gran cordón nervioso axial (CNA), que serpentea de un lado a otro a medida que baja por el brazo, y cada curva forma un ensanchamiento sobre cada ventosa.
Imagen derecha: Pulpo de dos manchas de California (Octopus bimaculoides)
Cassady Olson, una estudiante de posgrado en Neurociencia Computacional que dirigió el estudio, quería analizar la estructura del CNA y sus conexiones con la musculatura de los brazos del pulpo de dos manchas de California (Octopus bimaculoides), una pequeña especie nativa del Océano Pacífico frente a la costa de California.
Ella y su coautora Grace Schulz, una estudiante de posgrado en Desarrollo, Regeneración y Biología de Células Madre, intentaban observar bajo un microscopio secciones transversales delgadas y circulares de los brazos, pero las muestras se caían de los portaobjetos. Probaron tiras longitudinales de los brazos y tuvieron más suerte, lo que condujo a un inesperado descubrimiento.
Utilizando marcadores celulares y herramientas de imágenes para rastrear la estructura y las conexiones del CNA, vieron que los cuerpos de las células neuronales estaban empaquetados en columnas que formaban segmentos, como un tubo corrugado. Estos segmentos están separados por espacios llamados septos, por donde salen nervios y vasos sanguíneos hacia los músculos cercanos. Los nervios de varios segmentos se conectan a diferentes regiones de los músculos, lo que sugiere que los segmentos trabajan juntos para controlar el movimiento.
"Pensando en esto desde una perspectiva de modelado, la mejor manera de configurar un sistema de control para este brazo tan largo y flexible sería dividirlo en segmentos", dijo Olson. "Tiene que haber algún tipo de comunicación entre los segmentos, lo que, como puedes imaginar, ayudaría a suavizar los movimientos".
Vídeo: Los brazos del pulpo se mueven con una destreza increíble, doblándose, retorciéndose y curvándose con grados de libertad casi infinitos. Crédito: Cassady Olson
Los nervios de las ventosas también salían del CNA a través de estos tabiques, conectándose sistemáticamente con el borde exterior de cada ventosa. Esto indica que el sistema nervioso establece un mapa espacial o topográfico de cada ventosa.
Los pulpos pueden mover y cambiar la forma de sus ventosas de forma independiente. Las ventosas también están repletas de receptores sensoriales que les permiten saborear y oler lo que tocan, como si combinaran una mano con una lengua y una nariz. Los investigadores creen que la "suckeroptopía", como llamaron al mapa, facilita esta compleja capacidad sensoriomotora.
Para ver si este tipo de estructura es común a otros cefalópodos de cuerpo blando, Olson también estudió el calamar costero de aleta larga (Doryteuthis pealeii), que es común en el Océano Atlántico.
Estos calamares tienen ocho brazos con músculos y ventosas como los pulpos, además de dos tentáculos. Los tentáculos tienen un tallo largo sin ventosas, con una maza en el extremo que sí tiene ventosas. Mientras cazan, los calamares pueden disparar los tentáculos y atrapar presas con las mazas equipadas con ventosas.
Usando el mismo proceso para estudiar largas tiras de los tentáculos del calamar, Olson vio que los CNA en los tallos sin ventosas no están segmentados, pero las mazas en el extremo están segmentadas de la misma manera que en el pulpo. Esto sugiere que un CNA segmentado está construido específicamente para controlar cualquier tipo de apéndice diestro y cargado de ventosas en los cefalópodos.
Imagen: Pulpo de dos manchas de California (Octopus bimaculoides)
Sin embargo, las mazas tentaculares del calamar tienen menos segmentos por ventosa, probablemente porque no usan las ventosas para sentir sensaciones como lo hacen los pulpos. Los calamares dependen más de su visión para cazar en aguas abiertas, mientras que los pulpos merodean por el fondo del océano y utilizan sus sensibles brazos como herramientas de exploración.
Aunque los pulpos y los calamares se separaron hace más de 270 millones de años, las similitudes en cómo controlan partes de sus apéndices con ventosas (y las diferencias en las partes que no lo hacen) muestran cómo la evolución siempre logra encontrar la mejor solución.
"Los organismos con estos apéndices cargados de ventosas que tienen movimientos similares a los de los gusanos necesitan el tipo adecuado de sistema nervioso", dijo Ragsdale.
"Diferentes cefalópodos han desarrollado una estructura segmentaria, cuyos detalles varían según las exigencias de su entorno y las presiones de cientos de millones de años de evolución".
El estudio, "Neuronal segmentation in cephalopod arms", se publicó el 15 de enero de 2025 en Nature Communications.
