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Wie kann ein Oktopus laufen, wenn sich die Muskeln nur zusammenziehen können?

Wie kann ein Oktopus laufen, wenn sich die Muskeln nur zusammenziehen können?



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Aus diesem Video ist ersichtlich, dass Oktopus Tentakeln zum Stoßen bringen kann:

https://youtu.be/zaE-LwDowcU

Wie ist es möglich, wenn behauptet wird, dass sich Muskeln nur zusammenziehen können?

Welche Muskeltypen können ablenken?


Kier und Smith schrieben eine Arbeit über die Funktionsweise von Zungen, Tentakeln und Stämmen. Es erklärt genau, wie sich ihre Beine (und unsere Zungen) verlängern, verkürzen und sich ohne Knochen zur Unterstützung bewegen. Es heißt Muskel-Hydrostat.

Die Bewegung der Extremität hängt tatsächlich davon ab, welcher Muskel kontrahiert wird. Wenn es die Muskeln in Längsrichtung zusammenzieht, wird die Gliedmaße kurz und breit, während es bei seitlicher Kontraktion dazu führt, dass sich das Glied streckt und kurz und dünn wird.

Wenn Sie sich das Video genau ansehen, können Sie tatsächlich die Veränderungen der Dicke der Gliedmaßen sehen, wenn sich die seitlichen Muskeln entspannen und die Längsmuskeln zusammenziehen, damit der Oktopus sein Bein nach vorne bewegen kann.

Wenn Sie persönlich sehen möchten, wie es funktioniert, gehen Sie ins Badezimmer, bewegen Sie Ihre Zunge und sehen Sie im Spiegel zu. Es verwendet die gleiche Mechanik, um Ihr Essen im Mund zu bewegen, Ihre Zähne zu lecken, Ihnen zu helfen, das Essen zu bekommen, das an Ihrem Zahnfleisch klebt, und wer kann vergessen, die Zunge in einen Zylinder zu rollen oder Zungenklee zu machen.


Visuelle Mimikry bei Kopffüßern

Mechanismen definieren die funktionellen Beziehungen zwischen Ursache und Wirkung innerhalb und zwischen den Ebenen der Organisation des Organismus. Verhaltensmechanismen wirken auf verschiedenen Ebenen, von mikroskopisch (chemische Signalübertragung) bis hin zu makroskopischen (soziale Interaktion). Die Mechanismen, die bei Cephalopoden Mimikry-Verhalten erzeugen, können auf verschiedenen Ebenen mechanistisch untersucht werden.

&bull Kopffüßer zeigen in erster Linie defensive Mimikry mit Hintergrundtexturen, Umgebungsobjekten und anderen Tieren als Vorbilder.

&bull Farbänderungen werden verwendet, um Hintergründe und Umgebungsobjekte nachzuahmen. Diese Veränderungen werden von Chromatophoren, Reflektorzellen und Leukophoren erzeugt, aber die Konzentration der Chromatophoren variiert je nach Spezies.

&bull Veränderungen der Körperform hängen von hydrostatischen Veränderungen der Muskulatur ab. Es wurde viel über Armbewegungen, Veränderungen der Körperform und des Gangs bei den Kopffüßern geforscht.

&bull Um eine angemessene Verkleidung zu bilden, arbeiten ein fein abgestimmtes visuelles System und komplexe neuronale Schaltkreise zusammen.

Der wichtigste Abwehrmechanismus der meisten Kopffüßer ist ihre Fähigkeit, ihre Farbe, Form und Textur zu verändern, um sich ihrer Umgebung anzupassen. Sie können eine Vielzahl von störenden Mustern erzeugen, die ihre Tarnung unterstützen. Diese Muster ermöglichen es Kopffüßern, visuelle Signale zur Verteidigung zu erzeugen. Kopffüßer können in schneller Folge verschiedene Muster aufblitzen lassen, um potenzielle Raubtiere zu verwirren. (Hanlon und Messenger, 1996)

Kopffüßer können ihre Farbe durch Farbzellen, die Chromatophoren genannt werden, ändern. Die Farben, die sie produzieren, reichen von rotbraun bis gelb-orange. Sie enthalten Pigmentkörner und sind von Radialmuskeln umgeben. Mit der Kontraktion und Expansion dieser Muskeln verändert sich die Pigmentierung der Chromatophoren. Diese Muskeln werden unabhängig vom zentralen Nervensystem gesteuert. Während sich einige Chromatophore ausdehnen, können sich andere zusammenziehen. Dies ermöglicht es Kopffüßern, die Farbe fast augenblicklich zu ändern. (Hanlon und Messenger, 1996).

Die Chromatophoren werden durch reflektierende Zellen ergänzt. Diese Zellen erzeugen verschiedene Farben, indem sie Licht brechen, und Weiß, indem sie Licht reflektieren. Es gibt drei Arten von reflektierenden Zellen.

Iridophoren reflektieren hauptsächlich Rosa-, Gelb-, Grün-, Blau- und Silbertöne (Mathger, 2007).

Reflektorzellen, die nur bei Tintenfischen bekannt sind, reflektieren Blau- und Grüntöne und erzeugen diese Farben durch Interferenz oder Beugung.

Leukophoren sind Breitbandreflektoren und reflektieren weißes Licht oder die Wellenlänge, die in der Umgebung am häufigsten vorkommt (Cousteau und Diol, 1973, Hanlon und Messenger, 1996). Die Art und Weise, wie Kraken Informationen über ihre Umgebung sammeln und diese verwenden, um die Farbe zu ändern, ist nicht gut verstanden. Zum Beispiel glauben die meisten Wissenschaftler, dass Kraken farbenblind sind (Hanlon und Messenger, 1996). Daher können sie die Farben, die sie nachahmen, nicht sehen. Auch können kürzlich verstorbene Kraken ihre Farbe je nach Umgebung ändern (Cousteau und Dioléacute, 1973).

Rolle von Leukophoren bei der Farbabstimmung in Oktopus vulgaris. A. Bei schwachem Licht dehnen sich Chromatophoren (ch) aus und wirken wie ein neutraler Dichteschirm, um sich der Helligkeit des Hintergrunds anzupassen (a-d) Umgebungslichtstrahlen erreichen die tiefer liegenden Leukophore (leu) nicht. B. Bei hellem Licht ziehen sich die Chromatophoren zurück (um die Helligkeitsanpassung aufrechtzuerhalten), wodurch das Umgebungslicht die Zehenleukophore (a'-d') erreichen kann: was eine genaue Reflexion der spektralen Eigenschaften ermöglicht. (Messenger, 2001)

Zeitrafferbild des Chromatophorwechsels, das die schnelle Farbtransformation zeigt. (Hanlon, 2007)

Tintenfische sind in der Lage, fast augenblicklich die Farbe zu ändern und bemerkenswert komplexe Muster auf ihrer Haut zu reproduzieren. Nach Cousteau und Diol (1973) konnten Tintenfische, wenn sie auf Teller mit geometrischen Mustern wie geraden Linien, Rauten oder Karomustern platziert wurden, mehrere Muster genau reproduzieren. Bei Tintenfischen dauert ein vollständiger Zyklus der Expansion und Kontraktion der Chromatophoren etwa zwei Drittel einer Sekunde.

Reaktionen von Tintenfischen in verschiedenen Medien. Die Art des Mediums erzeugt eine deutliche Verhaltensreaktion des Tintenfisches. Tintenfische weisen die einzigartige Fähigkeit auf, sich an unterschiedliche Körnungen von Oberflächen anzupassen (Hanlon, 2007).

Arm- und KörperbewegungS
Um eine zielgerichtete Arm- oder Körperbewegung zu erzeugen, muss das Nervensystem eine Sequenz von motorischen Befehlen erzeugen, die den Arm zum Ziel hin bringt oder den Körper zu einer gleichmäßigen Bewegung orchestriert. Die Steuerung des Krakenarms ist besonders komplex, da der Arm in jede Richtung bewegt werden kann, da er nahezu unendliche Freiheitsgrade hat. Das motorische Programm, das diese willkürliche Bewegung steuert, ist in die neuronalen Schaltkreise des Arms selbst eingebettet.

Es gibt vier grundlegende Bewegungsformen, die von Oktopus demonstriert werden:

Jetting
Der Oktopus stößt Wasser aus dem Mantel durch den Trichter aus, der vom hinteren Mantel weg zeigt, um das Tier nach hinten zu treiben. Körper und Arme ziehen hinter dem Mantel nach und tragen kein Gewicht Die Arme werden fest zusammengehalten.

Schwimmen
Der Oktopus stößt Wasser aus dem Mantel durch den Trichter aus, der nach hinten in Richtung des hinteren Mantels zeigt, um das Tier vorwärts zu treiben. Das Schwimmen kann Wellen von Körper und Armen beinhalten oder auch nicht. Beim Schwimmen liegt kein Körperteil auf dem Boden (siehe Video).

Krabbeln
Der Oktopus nutzt die Saugerkante von mehr als zwei von acht Armen, um den Meeresboden zu schieben und zu ziehen. Jeder Arm berührt typischerweise den Boden an mehreren Punkten. Im Allgemeinen kriechen Kraken, indem sie sich mit scheinbar unregelmäßigen (Mather, 1988) und intermittierenden Bewegungen mit mehreren Armen am Boden entlang schieben und ziehen. Bei mindestens einer Oktopusart gibt es jedoch gelenkähnliche Punkte entlang des Arms, an denen sich gegenüberliegende Muskelgruppen treffen (Huffard 2006) (siehe Video zum Krabbenkraken).



Zweibeiniges Gehen oder Laufen

Der Oktopus schiebt oder rollt mit abwechselnden Bewegungen eines einzigen Armpaares am Boden entlang (siehe Video).


Krabben ist die häufigste Fortbewegungsart für Kraken in freier Wildbahn, wenn sie sich bei Aktivitäten außerhalb der Höhle relativ langsam bewegen. Beim schnellen Transport handelt es sich typischerweise um einen Düsenantrieb, bei dem Tintenfische Wasser in ihre Höhle bringen und es dann schnell wieder ausstoßen . Obwohl dies die wichtigste Form der schnellen Flucht ist, ist der Düsenantrieb physiologisch ineffizient, führt schnell zu Sauerstoffmangel und erfordert auch einen inneren Manteldruck, der physiologisch gefährlich ist (Wells, 1990, Huffard 2006). Die zweibeinige Fortbewegung bietet einigen Kraken eine andere Möglichkeit, sich in bedrohlichen Situationen schneller zu bewegen als das Krabbeln, während sie sechs Arme für die Verwendung in kryptischen Haltungen freigibt (Huffard 2005).

Es gab zwei Oktopusse, die mit zwei Beinen laufen konnten. Krake Marginatus und Krake (Abdopus) aculeatus Bewegen Sie sich mit zwei Beinen in einem rollenden Gang über den Sand. Diese Fortbewegung unterscheidet sich vom normalen Krabbeln, bei dem sich mehrere Arme um den Körper strecken und die Saugnäpfe das Tier schieben und ziehen. Beim Gehen Krake Marginatus lehnt sich auf sein ventrales Armpaar zurück und nutzt diese Rückenanhängsel, um sich voranzutreiben. Jedes Bein ist normalerweise mehr als 50% der Zeit auf dem Boden, was das Verhalten als Gehen im Gegensatz zum Laufen qualifiziert. Die Oktopus aculeatus integriert sein Gehen in ein kryptisches Display, das Algen imitiert. Es streckt seine Beine in die Luft und rollt sich auf seinen Hinterbeinen zurück. Jeder Arm berührt den Boden mit mindestens 75 % seiner Länge, wodurch ein Förderband entsteht, auf dem sich der Oktopus bewegt. (Huffard 2005).

Analyse des linken und rechten Arms - Bodenkontakt für B) O. Marginatus und C) O. Aculeatus (Huffard 2005). R und L stehen für den rechten und linken Arm, während U und D für oben bzw. unten stehen.

Quer-, Längs- und schräge Muskelbänder in den Armen bilden eine flexible und innerlich stabile Struktur, die die Oktopusse beim Gehen unterstützt. Muskelkontraktionen breiten sich in stereotypischer Weise von der Basis bis zur Spitze entlang der Arme aus. Diese Bewegung kann durch Schaltungen im Arm selbst ausgelöst werden, was darauf hinweist, dass die Notwendigkeit der zweibeinigen Bewegung nicht vollständig vom Gehirn abhängig ist (Huffard 2005).

Tublitz et al (2006) zeigten, dass chromatophore Muskeln durch zwei verschiedene erregende Transmitter reguliert werden, Glutamat und die Familie der FMRFamid-verwandten Peptide (FaRPs). Glutamat vermittelt eine schnelle und vorübergehende Zellexpansion von Chromatophoren, während die FaRPs für langsamere, anhaltendere Reaktionen verantwortlich sind. Messenger (2001) listet viele weitere Neurotransmitter im System zur Kontrolle der Mimikry auf, darunter Acetylcholin, Dopamin, Nonadrenalin, Serotonin, GABA, L-Glutamat und Octopamin. In Oktopus vulgaris Es gibt fünf Hirnlappen und über 600.000 Nervenzellen, die die Aktivität des Chromatophorsystems regulieren. Diese fünf Lappen sind in der Lage, das beobachtete komplexe Verhalten zu erzeugen, benötigen jedoch den Input von vielen anderen Teilen des Kopffüßer-Gehirns, um eine überzeugende Mimikry zu erzeugen. Die Details dieses Systems sind noch nicht vollständig verstanden.

Kopffüßer sind sehr gut darin, Kanten, Kontraste, Flächen von Objekten und die Dichte von weißen Objekten auf schwarzem Hintergrund zu erkennen. Obwohl sie farbenblind sind, scheint dies ihre Fähigkeit, die Umgebung um sie herum nachzuahmen, nicht zu beeinträchtigen. Es wurde auch gezeigt, dass Tintenfische ihre eigene Größe als Faktor bei der Erzeugung einer störenden Färbung verwenden (Barbosa, 2007).


Wissenswertes über den Giant Pacific Octopus!

Für ein so scheues und schwer fassbares Tier hat der riesige pazifische Oktopus seit langem Wissenschaftler und Strandbesucher gleichermaßen fasziniert.

Voller Herzen

Kraken und andere Kopffüßer haben ein einzigartiges Kreislaufsystem, das durch das Vorhandensein von drei separaten Herzen hervorgehoben wird, um die Blutzirkulation durch ihren Körper zu unterstützen. Zwei dieser Herzen – die Kiemenherzen – pumpen Blut zu den Kiemen, wo es wieder mit Sauerstoff versorgt werden kann, ähnlich wie es in der Lunge von Säugetieren wie dem Menschen vorkommt. Das dritte Herz, das als systemisches Herz bekannt ist, transportiert Blut zum Rest des Körpers, einschließlich seiner acht Tentakel.

Kraken sind dafür bekannt, blaues Blut zu haben, ein etwas einzigartiges Merkmal. Während Menschen und viele andere Tiere eisenreiches Blut haben, auf das wir angewiesen sind, um Sauerstoff durch unseren Körper zu transportieren, haben Kopffüßer kupferreiches Blut, das dem analogen Zweck des Sauerstofftransports dient. Dieses kupferbasierte Molekül ist als Hämocyanin bekannt und lässt ihr Blut eher blau erscheinen als die rote Farbe, die durch Hämoglobin-basiertes Blut verursacht wird.

Der riesige pazifische Tintenfisch und andere Kopffüßer sind Meister der Tarnung und können oft die Farbe und Textur ihrer Haut ändern, um übliche Gegenstände in ihrer Umgebung wie Gesteinssubstrate und Makroalgen (Algen) nachzuahmen. Diese Fähigkeiten werden durch das Vorhandensein spezieller Pigmentzellen namens Chromatophoren ermöglicht, die direkt unter der Hautoberfläche sitzen. Diese einzigartigen pigmentgefüllten Zellen bedecken fast ihren gesamten Körper und ermöglichen es ihnen, ihre Farbe innerhalb einer Zehntelsekunde zu ändern.

In jedem Chromatophor befindet sich ein elastischer, pigmentgefüllter Sack. Diese werden von verschiedenen Muskeln und dem einzigartigen, weit verbreiteten Nervensystem des Oktopus gesteuert. Wenn sich diese Muskeln zusammenziehen, dehnt sich der Sack aus und zeigt leuchtendere Pigmente wie Gelb und Rot. Wenn der Oktopus diese Muskeln entspannt, nimmt der Sack wieder seine normale Größe an und die Pigmente werden weniger sichtbar. In Kombination mit der Fähigkeit der Spezies, die Textur ihrer Haut zu verändern, können diese Chromatophoren verwendet werden, um komplexe Oberflächen wie ein felsiges Substrat, das mit verschiedenen Arten von bunten Algen und anderen benthischen Arten bedeckt ist, sorgfältig nachzuahmen.

Neun Köpfe

Das Nervensystem von Kopffüßern ist sehr einzigartig und umfasst das Vorhandensein von neun ‘Gehirnen’. Sie haben ein zentrales Gehirn, das zur Steuerung ihres Nervensystems verwendet wird, während die Mobilität weitgehend von den anderen acht Gehirnen gesteuert wird – eines befindet sich in jedem ihrer acht Tentakel. Bis zu zwei Drittel des Nervensystems des Oktopus befinden sich in seinen Armen, was es ihnen ermöglicht, ihre komplexe Anordnung von etwa 2.200 „Saugnäpfen“ zu verwenden, um mit ihren Armen effektiv zu riechen und zu schmecken. Dies bietet auch ein hohes Maß an Mobilität und Taktilität, was dem Oktopus einen kraftvollen Griff ermöglicht und außerdem.

‘Das Gehirn’

Obwohl ihr Nervensystem einzigartig und nicht analog zum Nervensystem von Säugetieren ist, ist der riesige pazifische Oktopus ein sehr intelligentes Tier, das lernen kann, verschiedene neuartige Aufgaben wie das Öffnen von Gläsern und das Spielen mit Spielzeug zu erledigen. Darüber hinaus können sie lernen, andere Individuen zu erkennen, einschließlich ihrer Halter bei in Gefangenschaft gehaltenen Exemplaren in Aquarien. Es ist daher nicht verwunderlich, dass der riesige pazifische Oktopus – die größte aller Oktopusarten – weiterhin fasziniert


Ausweichendes Verhalten

Sie sind schnelle Schwimmer und können nach vorne düsen, indem sie Wasser durch ihre Mäntel ausstoßen. Und ihre weichen Körper können sich in unglaublich kleine Ritzen und Spalten quetschen, denen Raubtiere nicht folgen können. Der Oktopus kann sich auch durch jedes Loch quetschen, das nicht kleiner ist als sein Schnabel, den einzigen harten Teil seines Körpers.

Wenn alles andere fehlschlägt, kann ein Oktopus einen Arm verlieren, um dem Griff eines Raubtiers zu entkommen und ihn später ohne bleibende Schäden nachwachsen zu lassen. Sie haben auch schnabelartige Kiefer, die einen bösen Biss abgeben können, und giftigen Speichel, der hauptsächlich zum Unterwerfen von Beute verwendet wird.


Octopus Genome enthüllt Geheimnisse komplexer Intelligenz

Das schwer fassbare Oktopus-Genom wurde endlich entwirrt, was es Wissenschaftlern ermöglichen sollte, Antworten auf lange mysteriöse Fragen zur außerirdischen Physiologie des Tieres zu finden: Wie tarnt es sich so gekonnt? Wie regeneriert&mdash diese acht flexiblen Arme und Tausende von Saugnäpfen? Und, am ärgerlichsten: Wie kam es, dass ein Verwandter der Schnecke so unglaublich schlau ist, um schnell zu lernen, Rätsel zu lösen und sogar Werkzeuge zu verwenden?

Die Ergebnisse, veröffentlicht heute in Natur, enthüllen eine riesige, unerforschte Landschaft voller neuartiger Gene, unwahrscheinlicher Neuanordnungen und einiger evolutionärer Lösungen, die denen beim Menschen bemerkenswert ähnlich sehen. (Wissenschaftlicher Amerikaner ist Teil der Nature Publishing Group.)

Mit dem größten bekannten Genom der wirbellosen Welt&ndashähnlich der Größe einer Hauskatze (2,7 Milliarden Basenpaare) und mit mehr Genen (33.000) als beim Menschen (20.000 bis 25.000)&ndashDie Oktopussequenz ist seit langem als groß und verwirrend bekannt . Auch ohne genetische Karte waren diese Tiere und ihre Cousins ​​der Kopffüßer (Tintenfische, Tintenfische und Nautilusse) häufig Gegenstand der neurobiologischen und pharmakologischen Forschung. Aber eine Sequenz für diese Gruppe von Mollusken wurde "dringend benötigt", sagt Annie Lindgren, eine Kopffüßer-Forscherin an der Portland State University, die nicht an der neuen Forschung beteiligt war. "Denken Sie daran, ein Puzzle zusammenzusetzen, mit der Bildseite nach unten", sagt sie über die bisherige Oktopusforschung. "Ein Genom gibt uns ein Bild, mit dem wir arbeiten können."

Zu den größten Überraschungen im Genom&mdasheliciting Ausrufezeichen&ndashgeplagten E-Mails von Kopffüßer-Forschern&mdashi gehört, dass Kraken eine große Gruppe bekannter Gene besitzen, die an der Entwicklung eines komplexen neuronalen Netzwerks beteiligt sind und bei anderen Tieren, wie Säugetieren, angereichert wurden mit erhebliche Rechenleistung. Bekannt als Protocadherin-Gene, "wurden sie bisher nur in Wirbeltieren vermehrt vermutet", sagt Clifton Ragsdale, außerordentlicher Professor für Neurobiologie an der University of Chicago und Co-Autor des neuen Artikels. Solche Gene reihen sich in die Liste der unabhängig entwickelten Merkmale ein, die wir mit Kraken teilen&mdash, darunter kameraartige Augen (mit Linse, Iris und Netzhaut), geschlossene Kreislaufsysteme und große Gehirne.

Da wir jedoch einen so völlig anderen evolutionären Weg zur Intelligenz beschritten haben, ist das Nervensystem des Tintenfisches ein besonders reichhaltiges Studienobjekt. "Für Neurobiologen ist es faszinierend zu verstehen, wie eine völlig unterschiedliche Gruppe große, komplexe Gehirne entwickelt hat", sagt Joshua Rosenthal vom Institut für Neurobiologie der Universität von Puerto Rico. "Mit dieser Arbeit können wir jetzt die molekularen Grundlagen besser verstehen."

Teil des ausgeklügelten Verkabelungssystems von Oktopussen&mdash, das sich über das Gehirn hinaus erstreckt und weitgehend im ganzen Körper verteilt ist&mdash kontrolliert ihre augenzwinkernde Tarnung. Forscher waren sich nicht sicher, wie Kraken ihre Chromatophoren orchestrieren, die pigmentgefüllten Säcke, die sich in Millisekunden ausdehnen und zusammenziehen, um ihre Gesamtfarbe und Musterung zu verändern. Aber mit dem sequenzierten Genom in der Hand können Wissenschaftler jetzt mehr über die Funktionsweise dieses auffälligen Systems erfahren und verlockende Einblicke für Neurowissenschaftler und Ingenieure gleichermaßen.

Auch im Oktopus-Genom enthalten (vertreten durch den kalifornischen Zweipunkt-Oktopus, Oktopus bimaculoides) gibt es zahlreiche bisher unbekannte Gene, darunter auch neue, die dem Oktopus helfen, mit seinen Saugnäpfen zu "schmecken". Forscher können jetzt auch tiefer in die Vergangenheit der Evolutionsgeschichte dieses selten versteinerten Tieres blicken und sogar über ihre Divergenz mit Tintenfischen vor etwa 270 Millionen Jahren hinaus. In all dieser Zeit sind Tintenfische darin versiert, ihren eigenen genetischen Code zu optimieren (bekannt als RNA-Editierung, die bei Menschen und anderen Tieren, aber mit extremer Geschwindigkeit bei Tintenfischen auftritt) und ihnen hilft, die Nerven bei extremen Temperaturen aufs Stichwort zu feuern. Die neue genetische Analyse fand auch Gene, die sich im Genom bewegen können (sogenannte Transposons), die eine Rolle bei der Förderung des Lernens und des Gedächtnisses spielen könnten.

Eine Sache, die im Oktopus-Genom jedoch nicht gefunden wurde, ist der Beweis, dass sein Code eine umfassende Vervielfältigung durchgemacht hatte (wie das Genom von Wirbeltieren, was es den zusätzlichen Genen ermöglichte, neue Funktionen zu erwerben). Dies war eine Überraschung für Forscher, die schon lange über die Komplexität des Oktopus gestaunt hatten und in früheren Forschungen immer wieder über große Mengen wiederholten genetischen Codes gestolpert waren.

Die Größe des Oktopus-Genoms in Kombination mit der großen Anzahl sich wiederholender Sequenzen und, wie Ragsdale beschreibt, einem "bizarren Desinteresse vieler Genomiker" machten die Aufgabe zu einer Herausforderung. Er gehörte zu den Dutzenden von Forschern, die sich Anfang 2012 zum Cephalopod Sequencing Consortium zusammenschlossen, um "den dringenden Bedarf an der Genomsequenzierung von Kopffüßern zu decken", wie sie in einem später in diesem Jahr veröffentlichten Whitepaper feststellten Standards in den Genomwissenschaften.

Das vollständige Oktopus-Genom verspricht Furore in Bereichen, die von der Neurobiologie über die Evolution bis hin zum Ingenieurwesen reichen. "Dies ist eine so aufregende Arbeit und ein wirklich bedeutender Schritt nach vorne", sagt Lindgren, der die Beziehungen zwischen Tintenfischen untersucht, die sich entwickelt haben, um alle Ozeane der Welt zu bewohnen, von warmen Gezeiten Untiefen bis zu den eisigen Tiefen der Antarktis. Für sie und andere Kopffüßer-Wissenschaftler ist "ein ganzes Genom zu haben, als würde man plötzlich einen Schlüssel zur größten Bibliothek der Welt bekommen, in die man früher nur durch teilweise blockierte Fenster schauen konnte."


Wie bewegen sich Tiere ohne Knochen?

Wirbeltiere bewegen sich, indem sie ihre Muskeln verwenden, um eine Hebelwirkung auf die Knochen auszuüben. Aber wie bewegt sich ein Tier, wenn es keine Hebel, sondern nur Muskeln gibt.

30. Mai 2019 &ndash Wirbeltiere bewegen sich, indem sie ihre Muskeln einsetzen, um auf die Knochen eine Hebelwirkung auszuüben. Aber wie bewegt sich ein Tier, wenn es keine Hebel, sondern nur Muskeln gibt? Dr. Curt Stager und Martha Foley betrachten einige Beispiele ohne Knochen: den Wurm, den Elefantenrüssel und den Tintenfisch.

Martha Foley: Wie bewegen Dinge ihre Körperteile und bewegen sich, wenn sie keine Knochen haben? Wir sind Knochen und Muskeln, und der Muskel zieht an den Knochen, und das alles funktioniert auf sehr mechanische Weise. Wie kommt es, dass ein Regenwurm über den Bürgersteig kommt?

Curt Stager: Ja, es ist irgendwie seltsam, wenn man darüber nachdenkt, nicht wahr?

MF: Hat&rsquot Füße.

CS: Hat keine Füße, keine Knochen, und man vergisst leicht, dass Muskeln sich nur zusammenziehen oder lockern können, sie können drücken. Wenn wir also mit unserem Arm drücken, liegt es nicht daran, dass sich Ihre Muskeln nach vorne ausdehnen, sondern Sie ziehen auf unterschiedliche Weise an Ihren Armknochen, die sie wie Hebel und ähnliches bewegen.

MF: Richtig, wie ein Kran.

CS: Also, was muss ein Regenwurm dafür tun &ndash und es funktioniert tatsächlich offensichtlich, aber es ist irgendwie ordentlich. Sie heißen Hydrostaten oder Hydroskelette und ähnliches. Es hat im Grunde damit zu tun, dass bestimmte Arten von Muskeln auf eine bestimmte Weise ausgerichtet sind und dann auch Körperflüssigkeiten. Und das Wasser ist nicht wie Luft komprimierbar, also arbeitet der Muskel gegen Flüssigkeiten.

MF: Wie Hydraulik.

CS: Ja. Stellen Sie sich vor, ein Regenwurm wäre wie ein großer langer Wasserballon, anstelle eines Luftballons, den Sie vielleicht herunterdrücken könnten. Wenn Sie ein Ende eines Wasserballons zusammendrücken, drückt das Wasser es heraus und der Ballon wird in die entgegengesetzte Richtung länger, und das ist ein Teil dessen, was die Regenwürmer tun. Sie haben also Muskeln, die so angeordnet sind, als wären Ihre Hände um den Umfang eines Wasserballons oder wie ein Gürtel um Ihre Taille, und wenn sie sich im hinteren Ende befinden, sagen wir, und sie drücken, es ist so, als ob es die Zwinge vorderes Ende des Wurms nach vorne wie das vordere Ende eines Wasserballons.

MF: Ich verstehe, also schießt es aus dem Kopfende, und was passiert dann?

CS: Nun, dann muss man das vordere Ende irgendwie verankern, damit Regenwürmer kleine Borsten haben oder einfach mit den kleinen Ringen, die sie daran haben, ein bisschen in die Erde eingebettet werden, und wenn man das vordere Ende verankern kann kleines bisschen, jetzt musst du den Schwanz dort oben bekommen. Sie hören also auf, den Rücken zu quetschen und entspannen diese, dann brauchen Sie einen weiteren Satz Muskeln, die den Schwanz und den Kopf verbinden, und zwar über die Länge des Wurms.

MF: Hm. Es ist also wie nach vorne schießen und den Schwanz von hinten hochziehen, nach vorne schießen und den Schwanz hochziehen.

CS: Ja, und Sie müssten natürlich das vordere Ende verankern und den Schwanz locker lassen, damit sich der Schwanz beim Zusammenziehen des Muskels nach oben zum Kopf bewegt. Man könnte fast sagen, dass es den Boden in gewisser Weise wie einen Teil seines Skeletts behandelt. Auf diese Weise können Sie sich vorwärts bewegen, ohne zu viel von einer Seite zur anderen schaukeln zu müssen.

MF: Was ist mit Inchworms? Sie machen etwas anderes.

CS: Ja, sie machen eine ganz andere Sache und man kann sich sogar andere Arten von Würmern ansehen. Natürlich wären Inchworms keine &lsquoworm&rsquo-Würmer, sondern Larven und Insekten Regenwurm würde es tun, aber wenn Sie sie beobachten, bewegen sie sich von einer Seite zur anderen, eine Art schlangenartige &ldquoS&rdquo-Kurve. Sie sind vielleicht die einfachsten, sie haben nur die Längsmuskeln.

MF: Aber sie haben eine Menge davon.

CS: Ein ganzer Haufen von ihnen, die sich unabhängig bewegen können, also um vorwärts zu kommen, ziehen sie einfach eine Seite zusammen und das zieht das vordere Ende zu der Seite, die sich zusammenzieht, dann lassen sie das los und ziehen die andere Seite zusammen und es schaukelt irgendwie zurück und her.

MF: Und erzeugt die verschnörkelte Bewegung.

CS: Wenn Sie also beispielsweise den Regenwurm haben, stellen Sie sich ihn wie den Rüssel eines Elefanten vor.

MF: Keine Knochen drin?

CS: Keine Knochen drin. Es gibt Tausende von kleinen Muskeln, die in alle Richtungen ziehen, und sie haben die Längsmuskeln, die an ihrem Schädel verankert sind, könnte man sagen, und an ihrem Gesicht. Und dann haben sie diese anderen, die sich in der Mitte befinden und wie kleine Speichen ausstrahlen, so dass sie diese unglaubliche Geschicklichkeit haben können, bei der sie so gegeneinander ziehen, dass Elefanten dieses kleine fingerartige Ding dort am Ende haben können . Sie können Dinge aufheben. Vor allem die afrikanischen Elefanten, die an der Spitze zwei fingerartige Dinger haben, die kleine Gegenstände aufnehmen können.

MF: Also keine Knochen drin, alle Muskeln machen all diese wundervolle Manipulation ihres Rumpfes. Ich denke an andere Dinge, die keine Skelette haben wie wir, wie Tintenfische. Das sind ziemlich komplizierte Bewegungen, die sie machen.

CS: Ja, sie haben auch all diese schicken Muskeln. Sie können ihre Tentakel, sagen wir mal, wirklich lange herausschießen und einen Fisch fangen und ihn dann wieder einziehen. Sie haben eine andere Art von Anordnung ihrer Muskeln. Es rollt sich zusammen wie eine Feder, helikale Fasern genannt, und sie schießen ihre Tentakel heraus, vielleicht indem sie sie mit Flüssigkeit füllen Spannen einer Feder, und so kann es richtig schnell gehen.

MF: Ist es wie eine Froschzunge?

CS: Ja, ich bin mir nicht sicher, wie das anatomisch ist, aber dies ist ein ganzes Gebiet der Biologie, das Biomechanik genannt wird, und die Leute studieren das, um herauszufinden, wie Tiere tun, was sie tun.


Materialen und Methoden

Vierzehn Erwachsene Oktopus bimaculoides (Pickford/McConnaughey 1949) (91-254 g Nassmasse), erhalten von Aquatic Research Consultants, Inc. (San Pedro, CA, USA) wurden mit 2-3% Ethanol in Meerwasser für 2,5-7 Minuten leicht anästhesiert, bis die Armaktivität erreicht war aufgehört (O'Dor et al., 1990). Nachdem die Probe entspannt war, wurde das Gehirn halbiert, die interbukkalen Bindegewebe wurden durchtrennt, und die bukkale Masse wurde entfernt und in eine gläserne Testkammer mit künstlichem Meerwasser (NaCl, 470 mmol l -1 KCl, 10 mmol l -1 CaCl2·6H2O, 60 mmol l -1 MgCl2·6H20, 50 mMol l –1 Glucose, 20 mMol l –1 Hepes, 10 mMol l –1 eingestellt auf pH 7,8 mit 2,0 mol l –1 NaOH) (Milligan et al., 1997), gekühlt auf 17°C. Während des Experiments ließ man die bukkale Masse ungehindert und mit der ventralen Oberfläche nach unten auf der Unterseite ruhen, um die mechanische Belastung des Gelenks zu minimieren. Bipolare Feindrahtelektroden wurden in die Muskeln implantiert und ein Paar Silber/Silberchlorid-Elektroden wurde auf das obere und untere Schnabelrostra geklebt und mit einem benutzerdefinierten Bewegungsüberwachungskreis verdrahtet (Abb. 4).

Die Elektromyographie-Elektroden wurden aus Teflon-isoliertem, halbgeglühtem, einadrigem Edelstahldraht mit einem blanken Durchmesser von 75 µm (A-M Systems, Inc., Carlsborg, WA, USA) hergestellt. Ungefähr 0,5 mm Isolierung wurden von den versetzt angeordneten Elektrodenspitzen entfernt (Basmajian und Stecko, 1962). Die innere scharfe Kante einer Injektionsnadel wurde abgeschrägt (Loeb und Gans, 1986), um eine Beschädigung des Elektrodendrahts zu verhindern. Die Elektrodenspitzen wurden in das Ende der Nadel eingeführt und der verbleibende Elektrodendraht wurde dann über die abgeschrägte Kante der Nadelspitze gefaltet. Die Nadel wurde dann verwendet, um die Elektroden in den interessierenden Muskel einzuführen und dann herauszuziehen (Parker, 1968), wobei die Hakenelektroden im Gewebe eingebettet blieben.

Die Elektroden wurden in die linke und rechte Abteilung des oberen Unterkiefermuskels und der linken und rechten seitlichen Unterkiefermuskeln implantiert (Abb. 4). Wir konnten die Elektroden nicht zuverlässig in die vordere oder hintere Unterkiefermuskulatur implantieren, da sie zu dünn waren. Die Signale von vier Elektrodensätzen wurden einem AM Systems, Inc. Modell 1700 Vierkanal-Wechselstrom-Differenzverstärker zugeführt und bei 5 kHz pro Kanal unter Verwendung eines Powerlab 4/20 (AD Instruments, Inc., Colorado Springs, CO, USA) digitalisiert. Analog-Digital-Umwandlungseinheit. Die Elektroden wurden am Ende jedes Experiments herauspräpariert, um die Platzierung zu bestätigen. Bei zwei der Präparate wurden der Ober- und Unterschnabel präpariert, um sie vollständig von den umgebenden Unterkiefermuskeln zu befreien. Dies wurde durchgeführt, um das Potenzial für Schnabelöffnungen basierend auf der Biegung der Seitenwände zu bewerten. Bei fünf der gesündesten Präparate (Boyle et al., 1979a) wurden auch das interbukkale Bindegewebe und die an die Elektroden angrenzenden Bereiche elektrisch stimuliert (2,5 V bei 60 Hz für 2,5 s).

Die Schnabelbewegungen wurden durch eine spezielle Bewegungsüberwachungsschaltung (Uyeno und Hsiao, 2006) überwacht, die den Widerstand zwischen zwei mit Cyanacrylatkleber an den Rostra befestigten Silber/Silberchlorid-Kugelelektroden messen sollte (Abb. 4). Die Schaltung wandelte den Widerstand in ein verstärktes Spannungsausgangssignal um, das einer Powerlab 4/25-Analog-Digital-Umwandlungseinheit zugeführt wurde. Die Kalibrierung der Schaltung ermöglichte die Aufzeichnung von linearen Abstandsänderungen zwischen den Elektroden und damit den Schnäbeln. Diese Daten und die elektromyographischen Daten wurden gleichzeitig auf einer Computerfestplatte aufgezeichnet.

Die elektromyographischen Daten wurden unter Verwendung einer für Matlab 7 geschriebenen Routine (MathWorks, Natick, MA, USA) analysiert. Die Daten wurden DC-justiert, um den Mittelwert auf Null zu setzen, gleichgerichtet (Vollwelle) und dann unter Verwendung eines Tiefpass-Butterworth-Filters zweiter Ordnung mit einer Zeitkonstante von 79,5 ms geglättet. Ein Frequenzbereichsdiagramm der schnellen Fourier-Transformation (FFT) wurde verwendet, um zu bestätigen, dass die mit 79,5 ms verbundene Grenzfrequenz eine ausreichende Auflösung beibehielt, um alle relevanten Frequenzen anzuzeigen. Bewegungen wurden mit der elektromyographischen Aktivität korreliert. Der Aktivitätsbeginn wurde unter Verwendung einer Matlab-7-Routine berechnet, die automatisch die Standardabweichung des gleichgerichteten Elektromyogrammsignals während einer 1 s langen Steady-State-Periode vor einer Muskelaktivierung bestimmt. Die Einsetzzeit der Muskelaktivierung wurde als der Zeitpunkt definiert, zu dem ein Schwellenwert von 2,5 Standardabweichungen erreicht wurde. Diese automatisch einsetzenden Ereignisse wurden visuell bestätigt und dann mit der Aktivität des Bewegungsmonitors korreliert.


DIE PHYSIKALISCHEN EIGENSCHAFTEN VON WASSER- UND SAUGAUFSATZ

Kavitation und die Zugeigenschaften von Wasser

Welche Auswirkungen haben die physikalischen Eigenschaften von Wasser auf die Saugwirkung bei Krakensaugern? Beim Anbringen übt der Sauger eine Kraft aus, um sich auszudehnen. The cohesiveness of water resists the expansive force, resulting in a decrease in pressure. Water in a sucker thus behaves like a solid in tension. Indeed, water is often described as having tensile strength and it breaks when the pressure falls to the ‘cavitation threshold’. At the cavitation threshold, microscopic bubbles abruptly grow without restraint in a process referred to as cavitation ( Pickard, 1981 Smith, 1991, 1996).

Much of the previous literature on suction adhesion does not consider the implications of the tensile properties of water for suction adhesion and thus assumes that suckers are unable to produce pressures below that of a vacuum, 0 kPa. This is a crucial issue because ultimately the force of attachment (usually expressed as a tenacity or force per unit area of attachment) depends on the differential between ambient pressure and the pressure in the internal cavity of the sucker. If water in a sucker can sustain negative pressures, and if the musculature of the sucker is capable of generating the force to produce negative pressures, then the potential attachment force of a sucker is greater than previously recognized ( Kier and Smith, 1990 Smith, 1991).

Measurements of the tensile properties of samples of sea water (from the ocean or from aquaria housing octopuses) using a Z-tube apparatus (see Briggs, 1950 Smith, 1991) demonstrate that the water contained in an octopus sucker can indeed sustain negative pressures although the cavitation thresholds of samples of seawater are quite variable ( Fig. 5 Smith, 1991). In addition, the characteristics of the wetted surface affect the cavitation threshold cavitation thresholds of seawater are significantly more negative on wettable surfaces than on non-wettable surfaces ( Smith, 1991, 1996). Indeed, cavitation on non-wettable surfaces occurs consistently at or slightly above 0 kPa ( Smith, 1991, 1996).

While the experiments described above demonstrate that natural samples of seawater can sustain significant negative pressures before cavitating, to take advantage of this potential increased tenacity, octopus suckers must be capable of generating negative pressures. Experiments using a probe with a flush-mounted pressure transducer to measure the pressure under individual suckers demonstrate that octopus can indeed generate negative pressures ( Smith, 1991, 1996). On highly wettable surfaces, negative pressures occurred in nearly every trial, and failure did not appear to result from cavitation ( Fig. 6A). The pressures ranged from 0 to −65 kPa (100 to 165 kPa of pressure difference at sea level). On less wettable surfaces, cavitation caused abrupt failure of the attachment much more frequently ( Fig. 6B). On all surfaces, the pressures produced by suckers matched predictions based on Z-tube measurements of the cavitation threshold. Thus, octopus suckers can produce negative pressures, but cavitation limits these pressures to a predictable range ( Smith, 1991, 1996).

The effect of depth on the attachment force

The attachment force of a sucker depends on the difference between ambient pressure and the pressure of the water enclosed by the sucker. Measurements with the Z-tube showed that cavitation on most marine surfaces will occur at pressures between 0 and −100 kPa ( Smith, 1996). This result implies that, at sea level (ambient pressure = 100 kPa), cavitation normally limits a sucker to a maximum pressure differential of 100–200 kPa. However, the ambient pressure increases by 100 kPa for each 10 m of depth thus, the maximum pressure differential that can be created before reaching the cavitation threshold increases correspondingly (see Smith et al., 1993 Smith, 1996). Octopus suckers can take advantage of this up to a point. For four different species tested on surfaces where cavitation would not be limiting, the pressure differential ranged from 100–270 kPa ( Smith, 1991, 1996). Presumably their musculature and mechanics are not capable of creating greater pressure differentials.

Comparison of different suckers

Decapod (squid and cuttlefish) suckers differ structurally from octopus suckers, and this affects their function. Decapod suckers are attached to the arm or tentacle by a strong and slender stalk that inserts on a central piston-like structure inside a rigid cylindrical body that constitutes the sucker. Once the sucker is attached to an object, any force that pulls the sucker away from the surface tends to lift the piston. This causes further decrease in pressure inside the sucker. Smith (1996) showed that decapod suckers can produce pressure differentials that are several times greater than those created by octopus suckers. Indeed, Smith (1996) measured pressure differentials in decapod suckers that were as high as 830 kPa. This strength advantage is only relevant in deeper water at depths less than 100 m, cavitation limits tenacity. At sea level, the decapod suckers are limited to the same pressures as octopi. The cost of this increased strength is likely a loss in dexterity relative to octopus suckers.

For both decapod and octopod suckers, the maximum pressure differentials show a significant inverse correlation with sucker size ( Smith, 1996). The reasons for the greater strength of smaller suckers are, however, unknown. It may be that sucker size affects the ability to maintain a seal at the rim. In a manner analogous to Laplace's Law for pressurized cylinders, perhaps the stress in the wall of the sucker maintaining reduced pressure is proportional to the sucker's radius. Stresses that might cause the seal to fail may therefore be lower in small suckers ( Smith, 1996).


What Are the Body Parts of the Octopus?

Octopuses have muscular bodies that are usually composed of eight arms, a beak and a mantle. The octopus uses its arms to move in the water, to defend itself, to hunt and to mate. Octopuses eat and hunt with their beaks, and their mantles house their internal organs.

Inside the mantle, most octopuses have a brain, a digestive gland, salivary glands, gonads, a kidney, an anus, an ink sac, a funnel and three hearts. Some species of octopus have vestigial shells inside their mantles, although octopuses generally do not have bones or skeletons of any kind. Octopuses have eyes very similar to human eyes and have excellent vision that helps them target and hunt their prey. The rows of suckers on their muscular arms enable octopuses to move easily across the ocean floor and hang on tightly to their next meal. If an octopus needs to move quickly, it can take in water through its mantle and then seal off the mantle and expel the water forcefully through its funnel. This propels the octopus through the water at speeds of up to 25 miles per hour. Octopuses are extraordinarily adept at camouflage because their skin contains pigmented cells called chromatophores, which can change color when the octopus contracts or relaxes the muscles surrounding each cell.


Do octopuses' arms have a mind of their own?

The researchers taught octopuses to insert their arms down the left or right side tubes of Y-shaped mazes. Both sides of the maze were baited with food, but food on the incorrect side was blocked by a net. Here, an octopus correctly picks the right side tube and grabs a food reward. Credit: Dr. Tamar Gutnick

Often described as aliens, octopuses are one of most unusual creatures on the planet, with three hearts, eight limbs and a keen intelligence. They can open jars, solve puzzles and even escape from their tanks, aided by their eight ultra-flexible and versatile arms. But determining how exactly octopuses control all eight limbs is a puzzle that scientists are still trying to crack.

"Octopus arms are completely unique. First off, there are eight of them, each with over 200 suckers that can feel, taste and smell the surroundings. And everything is moveable. The suckers can grasp, and the arms can twist in an almost limitless number of ways," said Dr. Tamar Gutnick, an octopus researcher formerly at the Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST). "So this raises a huge computational issue for the brain and their nervous system has to be organized in a really unusual way to deal with all this information."

Octopuses have an extensive nervous system, with over 500 million neurons, similar in number to that of a dog. But unlike dogs and other vertebrates, where the majority of neurons are in the brain, over two thirds of the octopuses' neurons are located within their arms and body.

With such a strangely-built nervous system, scientists have long suspected that octopuses' arms may have a mind of their own and act autonomously from the central brain. Research has shown that octopuses' arms use reflex loops to create coordinated movements, and some octopuses can even distract predators by discarding limbs that continue to move for long periods of time.

"Some scientists think about octopuses as nine-brained creatures, with one central brain and eight smaller brains in each arm," said Dr. Gutnick. But her new research, published in Aktuelle Biologie, suggests that the arms and the brain are more connected than previously thought.

Dr. Gutnick and her colleagues have shown that octopuses are capable of learning to associate inserting a single arm into a specific side of a two-choice maze with receiving a food reward, even when neither the reward nor the arm in the maze are visible to the octopus. But crucially, while the learning process takes place in the central part of the brain, the information needed for the brain to choose the correct path is detected only by the arm in the maze.

"This study makes it clear that octopus's arms don't behave totally independently from the centralized brain—there's information flow between the peripheral and central nervous system," said Dr. Gutnick. "Rather than talking about an octopus with nine brains, we're actually talking about an octopus with one brain and eight very clever arms."

The scientists tested whether single arms were able to provide the brain with two different types of sensory information—proprioception (the ability to sense where a limb is and how its moving) and tactile information (the ability to feel texture).

Humans have a strong sense of proprioception. Sensory receptors located within skin, joints and muscles provide feedback to the brain, which stores and constantly updates a mental map of our body. Proprioception allows us to walk without looking at our feet and touch a finger to our nose with our eyes closed.

But whether octopuses have the same ability is not yet proven.

In the experiments that tested for proprioception, the octopuses tended to use "straight" movements, aimed at either the left or right side of the maze. In the experiments that tested for tactile discrimination, the octopuses chose to use slower "search" movements. Credit: Reproduced with permission from Elsevier. Originally published 10 Sep 2020 by Aktuelle Biologie in "Use of Peripheral Sensory Information for Central Nervous Control of Arm Movement by Octopus vulgaris"

"We don't know whether an octopus actually knows where its arm is, or what its arm is doing," said Dr. Gutnick. "So our first question was—can the octopus direct its arm, based only on sensing where its arm was, without being able to see it?"

The researchers created a simple Y-shaped opaque maze and trained six common Mediterranean octopuses to associate either the right or left path with a food reward.

Rather than slowly exploring the internal shape of the maze, the octopuses immediately used fast arm movements, pushing or unraveling their arm straight through the side tube into the goal box. If they pushed their arm into the right goal box, they could retrieve the food, but if their arm entered the wrong goal box, the food was blocked by a net and the scientists removed the maze.

Five out the of the six octopuses eventually learned the correct direction to push or unroll their arm through the maze in order to get the food.

"This shows us that the octopuses clearly have some sense of what their arm is doing, because they learn to repeat the movement direction that resulted in a food reward," said Dr. Gutnick. "It's unlikely to be to the same extent as humans have with our mental maps and the representations we have of our body in the brain, but there is some sense of self-movement from the arms that is available to the central brain."

The team then explored whether octopuses were able to determine the correct path when using a single arm to sense the texture of the maze.

The researchers presented another six octopuses with a Y-shaped maze where one side tube was rough, and the other side tube was smooth. For each octopus, picking either the rough side or the smooth side of the maze led to a food reward.

After many trials, five out of the six octopuses were able to successfully navigate the maze, regardless of whether the correct texture was located on the left or right side tube, showing that they had learnt which texture was correct for them. This time, the octopuses opted for a slower searching movement inside the maze, first determining a side tube's texture and then deciding whether to continue down that side tube, or to switch sides.

Importantly, the team found that for both types of mazes, once octopuses had learnt the correct association, they could successfully navigate the maze using arms that hadn't been used before. "This further rules out the idea that each arm could be learning the task independently—the learning occurs in the brain and then the information is made available to each arm."

But where this information is stored within the brain, Dr. Gutnick isn't sure, and is a question left for future experiments.

"The brain of octopuses is so different—it's still a black box to us really," she said. "There's so much more to learn."


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