章鱼能够经历快速眼动睡眠并会做梦 就像我们一样

【蜂耘网  生命健康】科学家们花了多年时间试图找出章鱼的大脑与我们的大脑有多少相似之处，是否会做梦。最近的一项研究甚至声称，这种八臂头足类动物在睡眠中可以有身体反应，类似于被捕食者攻击，这表明它们会做噩梦。

现在，来自冲绳科学与技术研究所（OIST）的研究人员与华盛顿大学（UW）合作，研究了来自日本的小型浅水章鱼Octopus laqueus的大脑活动和模式化行为，并证实该动物不仅在这些"主动睡眠"时刻睡着，而且与我们自己的快速眼动（REM）睡眠有相似之处。

当章鱼打盹时，它们的"安静睡眠"会被"活跃睡眠"中与快速眼动相关的短暂行为所打断，它们的图案会闪亮，它们的眼睛和手臂会抽搐，它们的呼吸频率会加快。虽然研究人员不能声称已经证明这些动物在做梦，但哺乳动物的快速眼动状态是最经常发生梦境的睡眠阶段。

"所有的动物似乎都表现出某种形式的睡眠，甚至像水母和果蝇这样简单的动物，"该研究的高级作者和OIST的教授Sam Reiter说。"但长期以来，人们只知道脊椎动物会在两个不同的睡眠阶段之间循环。"

在"安静睡眠"期间，章鱼的大脑发出了像我们这样的哺乳动物在非快速眼动睡眠期间看到的那种波形，被称为睡眠主轴，这被认为与巩固记忆有关。通过该研究的第一作者真野智之制作的显微镜，发现这些类似于睡眠纺锤形的电波起源于与学习和记忆有关的大脑区域，暗示它们的功能很像人类。

华盛顿大学的Leenoy Meshulam说："两阶段睡眠在远亲生物中独立进化，比如章鱼，它们的大脑结构很大，但与脊椎动物完全不同，这一事实表明，拥有一个活跃的、类似觉醒的阶段可能是复杂认知的一个普遍特征。"

当科学家们"用画笔轻轻地刷它们的皮肤"。这种在48小时内每两到三分钟打断一次的做法是为了看看睡眠剥夺对这两种睡眠状态会产生什么影响。这导致了更大的主动睡眠率，其启动速度更快，绝对肯定地揭示了这种闪烁和抽动的状态确实是睡眠。

这项研究的共同第一作者、OIST的博士生Aditi Pophale说："这种补偿行为证明了活跃阶段是睡眠的一个重要阶段，是章鱼正常运作所需要的。"

此外，对处于活跃睡眠状态的章鱼图案进行的高清拍摄显示，这些动物循环使用与清醒时相同的颜色和形状。虽然章鱼这样做也可能是为了在清醒时进行伪装的"练习"，或者只是为了保持色素细胞的健康，但它也可能表明动物正在回忆或重新学习其意识时期的时刻--就像梦境一样。

在这个意义上，人类只有在醒来后才能口头报告他们做了什么样的梦，而章鱼的皮肤图案则是它们睡眠期间大脑活动的视觉读数。

同时，同样是在OIST，与马克斯-普朗克脑研究所一起，科学家们发现了更多关于章鱼的表亲--墨鱼，以及它们纠正其伪装模式的能力如何表明它们的认知功能和对其变化的自主性比以前认为的要高得多。

墨鱼是通过使用它们的皮肤器官--色斑，根据大脑神经元的指示收缩和放松以调整色素的方式融入环境的高手。令人惊叹的墨鱼头部显示其详细的图案Stephan Junek/Max Planck脑科研究所

但是，正如同样从事章鱼研究的Sam Reiter所发现的，魔鬼在细节中。

"先前的研究表明，墨鱼只有有限的图案组件选择，它们会用这些组件来实现与环境的最佳匹配，"Reiter说。"但我们的最新研究表明，它们的伪装反应要复杂得多，也灵活得多--我们只是没能发现它，因为以前的方法没有那么详细或量化。"

他们使用超高分辨率相机仔细检查欧洲墨鱼（Sepia officinalis）在快速循环背景下的皮肤，收集了大约20万张图像，并由一种人工智能进行分析。

迷人的结果显示，该动物会循环使用各种图案，通过每个单独的色团（它们可能有数百万个色团）进行调整，直到它们确定一个它们认可的整体外观。

这只动物不使用相同的变色路径来达到其最终的图案 Stephan Junek/Max Planck大脑研究所

科学家们观察到它们的"颜色校正"，即使暴露在相同的背景下，通往最终图案的每条路径都是不同的，这表明它们的行为具有复杂性，而这种复杂性直到现在还没有被观察到。

来自马克斯-普朗克脑科研究所的该研究的第一作者Theodosia Woo说："墨鱼经常会超额完成它们的目标皮肤图案，暂停，然后再回来。换句话说，墨鱼并不是简单地检测背景并直接进入一个设定的模式，相反，它们很可能不断地收到关于其皮肤模式的反馈，并利用它来调整其伪装。"

她补充说："它们究竟是如何接收这种反馈的--它们是否使用眼睛，或者它们是否对每个色斑周围的肌肉的收缩程度有一种感觉--我们还不知道。"

该研究的共同第一作者、曾在马克斯-普朗克研究所工作的梁锡彤说："下一步是捕捉墨鱼大脑的神经记录，这样我们就能进一步了解它们究竟是如何控制其独特而迷人的皮肤模式化能力。"

章鱼的研究和墨鱼的研究都发表在《自然》杂志上。

（蜂耘生命健康网  责任编辑：墨染）