La fascination que poulpes provoquer chez les scientifiques est justifiée. Ils font partie des animaux les plus intelligents de la planète.. Ils sont capable d’apprendre rapidement, de traiter l’information, de la mémoriser et de l’appliquer au besoin. Par conséquent, les chercheurs tentent de découvrir comment fonctionnent leurs neuf cerveaux – un central et huit périphériques dans les tentacules. Un groupe international de scientifiques vient de franchir une étape importante : ils ont enregistré pour la première fois les ondes cérébrales de pieuvres en mouvement libre. Sa conclusion : « Ce sont des animaux extraordinaires. »
Les pieuvres n’ont pas de squelette et possèdent huit bras flexibles dont les activités sensorielles et motrices sont à la fois autonomes et coordonnées par un système nerveux central complexe. Le cerveau de la pieuvre contient un grand nombre de neurones, organisés en de nombreux lobes différents.
Chez d’autres espèces, la relier l’activité cérébrale au comportement cela se fait en implantant des électrodes dans le crâne et en corrélant directement l’activité électrique avec le comportement observé.
Mais les pieuvres manquent d’une structure dure à laquelle l’équipement d’enregistrement peut être ancré. D’ailleurs, le capacité avec laquelle ils sont capables d’utiliser leurs huit bras flexibles les amène à retirer tout objet étranger attaché à l’extérieur de votre corps.
C’est pourquoi jusqu’à présent, il n’était pas possible d’enregistrer l’activité électrique des poulpes non attachés et mesurer leurs ondes cérébrales en se déplaçant librement était un véritable défi technique.
Une pieuvre sur le fond marin. pixels
« Si nous essayions de leur connecter des câbles, ils les arrachaient immédiatement, nous avions donc besoin d’un moyen de mettre l’équipement complètement hors de leur portée, en le mettant sous leur peau », explique Tamar Gutnick, première auteure et ancienne chercheuse en la physique et la biologie de l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa (OIST).
Douze heures d’enregistrement continu
Cette nouvelle étude, qui vient d’être publiée dans « Current Biology », décrit la nouvelle technique utilisé par cette équipe scientifique pour insérer un enregistreur de données portable dans l’octopus et implanter des électrodes dans le système de lobe vertical.
Les chercheurs ont choisi comme solution de petits enregistreurs de données légers, conçus à l’origine pour suivre l’activité cérébrale des oiseaux pendant le vol.
L’équipe a adapté les appareils pour les rendre étanches et suffisamment petits pour s’adapter facilement à l’intérieur des pieuvres. Les batteries, qui devaient fonctionner dans un environnement peu aéré, permettaient jusqu’à douze heures d’enregistrement continu.
Les chercheurs ont choisi des spécimens de la grande pieuvre bleue ou pieuvre du jour (Octopus cyanea), en raison de sa plus grande taille. Ils ont anesthésié trois pieuvres et implanté des enregistreurs dans une cavité de la paroi du manteau musculaire.
Les scientifiques ont ensuite implanté les électrodes dans une zone du cerveau de la pieuvre appelée lobe vertical et lobe frontal moyen supérieur, qui est la zone la plus accessible. On pense que cette région du cerveau est important pour l’apprentissage visuel et la mémoire.
Poulpe dans les îles Andaman dans les îles Andaman (Inde). Umeed Mistry / Banque d’images océaniques
Grâce à cette méthode, les chercheurs ont pu enregistrer l’activité cérébrale pendant douze heures chez les poulpes sans les garder attachés ou anesthésiéspendant qu’ils dormaient, mangeaient et bougeaient à leur guise, et le synchronisaient avec des enregistrements vidéo simultanés de leur comportement.
« Dans l’activité cérébrale, nous avons identifié plusieurs modèles distincts qui sont apparus de manière cohérente chez tous les animaux. Alors que certains ressemblent à des schémas d’activité dans le tissu neural des mammifèresd’autres oscillations, lentes et de longue durée, n’avaient pas été décrites auparavant », indique l’étude.
capacités cognitives avancées
Bien que les chercheurs n’aient pas été en mesure de lier les modèles d’activité cérébrale à des comportements spécifiques dans les vidéos, ils considèrent l’étude comme un « première étape, mais fondamentale« , non seulement pour déterminer comment le cerveau des pieuvres contrôle leur comportement, mais pour fournir des indices sur « les principes communs nécessaires à l’intelligence et à la cognition ».
Le domaine étudié est associé à l’apprentissage et à la mémoire, donc « pour explorer ce circuit, nous devons faire tâches de mémoire répétitives avec des pieuvres. C’est quelque chose que nous espérons faire très bientôt », déclare Gutnick, qui aspire à révéler comment les pieuvres apprennent, socialisent et contrôlent le mouvement de leur corps et de leurs tentacules.
« Si nous voulons comprendre comment fonctionne le cerveau, la pieuvre est l’animal parfait à étudier par rapport aux mammifères. Ils ont un gros cerveau, un corps étonnamment unique, et compétences cognitives avancées qui se sont développés de manière complètement différente de ceux des vertébrés », explique le chercheur.
« Les pieuvres sont des animaux très intelligents, mais nous savons encore très peu de choses sur le fonctionnement de leur cerveau.. Cette technique signifie que nous avons maintenant la capacité de regarder à l’intérieur de leur cerveau pendant qu’ils effectuent des tâches spécifiques. C’est vraiment excitant et puissant », a déclaré le professeur Michael Kuba, qui a dirigé le projet à l’unité de physique et de biologie de l’OIST.
Les recherches ont été menées par des scientifiques du Japon, d’Italie, d’Allemagne, d’Ukraine et de Suisse.
Etude de référence : https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(23)00145-8
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