Capturan por primera vez la actividad cerebral de pulpos despiertos y en movimiento

Los científicos han descubierto cómo capturar la actividad cerebral en pulpos que están despiertos y en movimiento, un paso revolucionario en la comprensión de cómo el excepcional cerebro de estos moluscos, que tiene tantas neuronas como el de un perro, controla su comportamiento.

Los pulpos nos parecen emocionantemente extraños, al mismo tiempo que sus habilidades cognitivas nos fascinan porque son comparables a las de los vertebrados.

Nuestras líneas evolutivas se separaron hace unos 550 millones de años. La combinación de inteligencia y extrañeza ha llevado a los neurocientíficos a estudiar los cerebros de los pulpos desde hace 150 años.

Ahora, un equipo internacional liderado por Tamar Gutnick, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST), ha registrado con éxito por primera vez la actividad cerebral de pulpos que se mueven libremente.

Aunque estos registros cerebrales están bien establecidos en mamíferos y aves, hasta ahora no se había conseguido en pulpos: la hazaña fue posible gracias a la implantación de electrodos y un registrador de datos directamente en estos moluscos.

El estudio, publicado en Current Biology, representa un paso fundamental para descubrir cómo los cerebros de los pulpos controlan su comportamiento y podría proporcionar pistas sobre los principios comunes necesarios para que emerjan en la naturaleza la inteligencia y la cognición. 

Desafío técnico

Medir las ondas cerebrales de los pulpos ha resultado ser un verdadero desafío técnico, se explica en un comunicado. A diferencia de los vertebrados, tienen un cuerpo blando, por lo que no tienen cráneo en el que anclar el equipo de grabación y evitar que se les caiga o se desprendan de él.

Los investigadores se decidieron por registradores de datos pequeños y livianos como solución, 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.

Pulpo diurno

Los investigadores eligieron Octopus cyanea, más conocido como el pulpo diurno, 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 que rodea al paquete visceral.

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.

Una vez que se completó la cirugía, los pulpos fueron devueltos a su tanque de origen y monitoreados por video. Después de cinco minutos, los pulpos se recuperaron y pasaron las siguientes 12 horas durmiendo, comiendo y moviéndose alrededor del tanque, mientras se registraba su actividad cerebral. Luego se retiraron el registrador y los electrodos de los pulpos y los datos se sincronizaron con las grabaciones de sus comportamientos.

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. (OIST).

Patrones identificados

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.  Son patrones cerebrales desconocidos en otras especies que han sorprendido a los científicos.

Sin embargo, los investigadores no pudieron vincular estos patrones de actividad cerebral con comportamientos específicos grabados en los videos, ya que el experimento no incluía que los animales realizaran tareas específicas de aprendizaje.

Descubrir los patrones cerebrales de los pulpos del experimento habría requerido la realización de tareas repetitivas, algo que no estaba contemplado en el experimento.

Primer paso

Los investigadores señalan por ello que el método ideado para registrar la actividad cerebral de los pulpos que se mueven libremente es solo un primer paso que se puede usar 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.

“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”, concluyen los investigadores.

Los pulpos tienen un cerebro grande, un cuerpo asombrosamente único y habilidades cognitivas avanzadas que se han desarrollado de manera completamente diferente a la de los vertebrados.

500 millones de neuronas

Además de un cerebro centralizado, tienen un minicerebro adicional en cada uno de sus tentáculos: en total acumulan unos 500 millones de neuronas, de las que dos tercios se encuentran en sus brazos.

Los pulpos han acreditado asimismo una inteligencia sorprendente que les ha llevado a resolver laberintos, usar herramientas e incluso a mostrar habilidades de reconocimiento facial, tal como informa el Museo de Historia Natural de Londres.

Entre sus técnicas de camuflaje figura la capacidad de disfrazarse de otros animales (como una estrella de mar), una habilidad que es la más desarrollada del reino animal. Los pulpos también son capaces de construir ciudades submarinas para formar colonias, en las que viven y se pelean entre ellos como otros animales más complejos.

Y las hembras de pulpo tienen el periodo de incubación más largo del reino animal (53 meses), así como un instinto maternal muy refinado.

La nueva técnica de análisis cerebral aplicada en esta investigación abre la puerta a descubrir los secretos más recónditos de estos moluscos, que por su trayectoria evolutiva se ha especulado con que podrían tener un origen extraterrestre.

Referencia

Recording Electrical Activity from the Brain of Behaving Octopus. Current Biology, Dec 2022. DOI:http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.43090