章鱼视觉系统的新地图为大脑进化提供线索

章鱼很难只选择一种派对技巧。它通过喷气推进游泳，向敌人发射漆黑的化学物质，并且可以在几秒钟内改变它的皮肤以融入周围环境。

俄勒冈大学的一个研究小组正在研究这种八臂海洋动物的另一个显着特征：其出色的视觉能力。

在一篇新论文中，他们绘制了章鱼视觉系统的详细地图，对大脑中负责视觉的部分不同类型的神经元进行了分类。该地图是其他神经科学家的资源，提供了可以指导未来实验的细节。它还可以更广泛地教给我们一些关于大脑和视觉系统进化的知识。

该团队于10月31日在CurrentBiology上报告了他们的发现。

CrisNiell在UO的实验室主要研究老鼠的视觉。但几年前，博士后JuditPungor为实验室带来了一种新物种——加州双斑章鱼。

虽然传统上不用作实验室的研究对象，但这种头足类动物很快引起了UO神经科学家的兴趣。与不以拥有良好视力而闻名的老鼠不同，“章鱼有一个惊人的视觉系统，它们的大部分大脑都专门用于视觉处理，”尼尔说。“他们的眼睛与人眼非常相似，但在那之后，大脑就完全不同了。”

章鱼和人类的最后一个共同祖先是5亿年前，此后该物种在非常不同的环境中进化。所以科学家们不知道视觉系统中的相似之处是否延伸到眼睛之外，或者章鱼是否使用完全不同种类的神经元和大脑回路来获得类似的结果。

“看到章鱼的眼睛如何与我们的眼睛相似地融合进化，想想章鱼的视觉系统如何成为更普遍地理解大脑复杂性的模型，这很酷，”尼尔实验室的研究生和第一作者MeaSongco-Casey说在纸上。“例如，这个非常智能、复杂的大脑是否需要基本的细胞类型?”

在这里，该团队使用遗传技术来识别章鱼视叶中不同类型的神经元，这是大脑中专门用于视觉的部分。

他们挑选出六大类神经元，根据它们发送的化学信号进行区分。观察这些神经元中某些基因的活动，然后揭示了更多的亚型，为更具体的作用提供了线索。

在某些情况下，研究人员确定了具有独特空间排列的特定神经元组——例如，视叶周围的一圈神经元都使用一种叫做章鱼胺的分子发出信号。果蝇使用这种类似于肾上腺素的分子来增加果蝇活跃时的视觉处理。所以它可能在章鱼身上也有类似的作用。

“现在我们知道存在这种非常特殊的细胞类型，我们可以开始研究它的作用，”尼尔说。

数据中大约三分之一的神经元看起来还没有完全发育。章鱼的大脑在动物的整个生命周期中不断生长并增加新的神经元。这些尚未整合到大脑回路中的未成熟神经元是大脑处于扩张过程中的标志。

然而，该地图并没有像研究人员认为的那样显示从人类或其他哺乳动物大脑中明显转移过来的神经元组。

“在明显的水平上，神经元不会相互映射——它们使用不同的神经递质，”尼尔说。“但也许他们正在做相同类型的计算，只是以不同的方式。”

深入挖掘还需要更好地处理头足类遗传学。AndrewKern实验室的研究生GabbyCoffin说，由于章鱼传统上并未被用作实验动物，因此许多用于对果蝇或小鼠进行精确基因操作的工具尚不存在用于章鱼。谁参与了这项研究。

“有很多基因我们不知道它们的功能是什么，因为我们还没有对很多头足类动物的基因组进行测序，”Pungor说。如果没有来自相关物种的遗传数据作为比较点，就很难推断出特定神经元的功能。

Niell的团队已准备好迎接挑战。他们现在正在努力绘制视叶以外的章鱼大脑，看看他们在这项研究中关注的一些基因如何出现在大脑的其他地方。他们还记录视叶中的神经元，以确定它们如何处理视觉场景。

随着时间的推移，他们的研究可能会让这些神秘的海洋动物变得不那么模糊——并且也会对我们自己的进化有所启发。

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