Гидеон Капловиц, адъюнкт-профессор психологии из Колледжа либеральных искусств Университета Невады, Рено, получил премию Национального научного фонда, с целью финансировать его совместные исследования по когнитивным процессам осьминогов. Капловиц и его партнеры, Уолтер Безио из Университета Род-Айленда и руководитель группы Питер Цз из Дартмутского колледжа, недавно получили около 300 000 долларов США, чтобы финансировать доказательство концептуальных исследований по мере их разработки и тестирования потенциально преобразующих методов.
Команда работает над выполнением первой в мире неинвазивной нейронной записи на активном осьминоге. Чтобы записать активность головного мозга осьминогов, им придется разрабатывать датчики электроэнцефалографии (ЭЭГ), которые могут регистрировать подводный сигнал, бороться с коррозией в соленой воде и удалять ненужные шумы из окружающей среды, которые могут помешать исследованию.
«Из всех видов на Земле осьминог имеет один из самых отличающихся мозгов от наших; наш ближайший общий предок был скорее своего рода водным червем, который жил более 500 миллионов лет назад », — сказал Капловиц. «И все же они демонстрируют довольно сложное поведение с точки зрения вещей, которые могут сделать животные».
В отличие от большинства животных, осьминоги действительно не имеют полного центрального процессора, такого как мозг. Вместо этого их центральная нервная система более распространена и то, что люди обычно считают своей головой, в первую очередь, содержит их пищеварительные органы.
«Мозги осьминогов очень сильно отличаются от наших », — сказал Капловиц. «Это поднимает фундаментальный вопрос: учитывая, насколько отличаемся мы как виды, и как отличаются наши мозги — как же мы развиваемся, чтобы проявлять подобные когнитивные процессы?»
В рамках другого проекта Гидеон Капловиц и его аспиранты, Таисса Лытченко и Кайл Киллебрю, проводят исследование визуального восприятия и то, как визуальные процессы в конечном итоге приводят к осознанному опыту в лаборатории Caplovitz Vision.
Капловиц утверждает, что осьминоги демонстрируют поведение, свидетельствующее об интеллекте, и демонстрируют сложные навыки решения проблем. В настоящее время осьминоги в исследовании размещены в аквариумах с одной стенкой с экраном, на котором Капловиц и его команда могут отображать видео, чтобы проверить их реакцию на разные стимулы.
«Удивительно — у взрослого осьминога есть умственные процессы, которые позволяют им делать то, что должен развивать человеческий младенец», — сказал Капловиц.
«Появление этих общих способностей демонстрирует, что эта способность важна, и она может быть опосредована фундаментальным, нейронным вычислением, общим для обоих видов», — сказал Капловиц. «Цель нашего проекта — выявить такие основополагающие, вычислительные нейронные механизмы. Каковы примитивные нейронные механизмы, управляющие осьминогами, — вы даже не можете назвать его мозгом — центральной нервной системой и как они похожи или отличаются от того, что мы наблюдаем у людей ».
В своих исследованиях ученые будут проверять, как человеческий мозг реагирует на известные раздражители под водой с помощью датчиков ЭЭГ, которые регистрируют активность нейронных волн. Они будут сравнивать эти записанные формы сигналов с известными сигналами, наблюдая за тем, чтобы подводные датчики поднимали правильную активность. Затем они будут использовать это, чтобы сравнить реакцию осьминогов с людьми.
Финансирование Национального научного фонда позволит разработать первые датчики ЭЭГ с подавлением шума, а также начальные нейронные записи как у людей, так и у осьминогов. В случае успеха проект откроет дверь для более масштабных исследований нейронной основы познания осьминогов.
Проект был создан из двух существующих консорциумов NSF EPSCoR, через которые Цзе и Капловиц исследовали нейронную основу внимания, а Besio разработал прототипы электродов. NSF поощряет исследователей, которые не находятся в непосредственной близости друг к другу, чтобы работать вместе, предоставляя конвергентный опыт для решения сложных проблем. Нынешний проект объединяет опыт Капловица в анализе записей ЭЭГ, опыта Цеса в области осьминога и технической экспертизы Besio с разработкой электродов ЭЭГ.
Все данные, артефакты и программное обеспечение для моделирования, разработанные командой, будут общедоступными для других пользователей. Если они смогут разработать первые подводные, неинвазивные записи ЭЭГ осьминогов, они также будут трансформировать то, как исследователи понимают водные виды животных и их подводное поведение путем дальнейшего использования их датчиков.