Il cervello distribuito del polpo: un’ingegneria biologica sorprendente

Il polpo, con i suoi otto tentacoli prensili e la sua intelligenza fuori dal comune, ha sempre affascinato scienziati e curiosi. Ma come fa questo mollusco a coordinare con tanta precisione i movimenti dei suoi tentacoli? Un recente studio condotto dall’Università di Chicago ha svelato un aspetto fondamentale del sistema nervoso del polpo, fornendo una possibile risposta a questo enigma.

Il mistero del polpo: svelato il segreto dei suoi movimenti straordinari

Il sistema nervoso del polpo è una meraviglia della natura. A differenza di molti altri animali, dove la maggior parte dei neuroni è concentrata nel cervello, nel polpo una porzione significativa di neuroni è distribuita lungo le braccia. Questa caratteristica conferisce ai tentacoli una notevole autonomia, permettendo loro di compiere azioni complesse in modo indipendente.

Una ricerca condotta da un team di neuroscienziati ha portato alla scoperta di una caratteristica fondamentale del sistema nervoso dei polpi: la segmentazione dei cordoni nervosi che percorrono le braccia. Questi cordoni, simili a piccoli spinali, sono suddivisi in segmenti distinti, separati da spazi vuoti ricchi di tessuto connettivo. Ogni segmento controlla un gruppo specifico di muscoli e ventose, permettendo un controllo fine e preciso dei movimenti.

La segmentazione del sistema nervoso dei polpi rappresenta un’evoluzione straordinaria che conferisce a questi animali una versatilità e una precisione nei movimenti senza pari. Questa suddivisione del sistema nervoso in segmenti indipendenti consente ai polpi di adattare rapidamente il loro comportamento a situazioni mutevoli e di recuperare più facilmente eventuali danni, garantendo una notevole flessibilità e adattabilità.

La scoperta della segmentazione del sistema nervoso dei polpi ha importanti implicazioni sia a livello evolutivo che applicativo. Questa caratteristica anatomica, che consente un controllo motorio distribuito e altamente preciso, rappresenta un modello di riferimento per lo sviluppo di sistemi di controllo robotici ispirati alla biologia. La comprensione dei meccanismi neurali alla base di questa abilità potrebbe portare alla creazione di robot soft, capaci di movimenti fluidi e adattabili a diversi ambienti.

Questa ricerca rappresenta un passo avanti significativo nella comprensione del sistema nervoso dei polpi, ma apre anche nuove domande. Come interagiscono i diversi segmenti del sistema nervoso? In che modo le esperienze apprendono influenzano la plasticità del sistema nervoso dei polpi? Queste sono solo alcune delle domande a cui i ricercatori cercheranno di rispondere nei prossimi anni.

Il vantaggio evolutivo

I ricercatori hanno osservato che i nervi dei vari segmenti si coordinano per innervare i muscoli, suggerendo un’organizzazione sinergica che permette ai polpi di eseguire movimenti fluidi e complessi. Le ricerche hanno rivelato un’intricata rete nervosa che collega le ventose tra loro attraverso i setti. Questa complessa struttura consente al polpo di percepire l’ambiente circostante con estrema precisione e di controllare individualmente ogni ventosa, quasi come se ciascuna fosse dotata di un ‘cervello’ in miniatura.

Osservando il braccio di un polpo, Olson ha notato una soluzione elegante a un problema complesso: come controllare un arto così lungo e flessibile? La risposta, secondo il ricercatore, risiede nella sua segmentazione: “Dividere il braccio in segmenti, ciascuno con un certo grado di autonomia, è un modo efficiente per coordinare movimenti complessi“, ha spiegato l’esperto: “È come se ogni segmento fosse un piccolo cervello che comunica con gli altri, creando un movimento fluido e coordinato”.

Per approfondire la comprensione del ruolo della segmentazione nel sistema nervoso dei cefalopodi, i ricercatori si sono rivolti ai calamari, un gruppo evolutivamente distinto dai polpi da circa 270 milioni di anni. Nonostante le differenze nell’organizzazione corporea, con i calamari che possiedono tentacoli specializzati oltre alle braccia, i ricercatori hanno cercato di individuare analogie nell’organizzazione del sistema nervoso.

Mentre i polpi utilizzano i loro otto arti per esplorare attentamente l’ambiente circostante, muovendosi sul fondale marino e manipolando oggetti con grande precisione, i calamari impiegano i loro dieci tentacoli principalmente per la cattura delle prede, sfruttandoli come proiettili per afferrare rapidamente le vittime nelle acque libere. Nel calamaro costiero a pinne lunghe (Doryteuthis pealeii) l’organizzazione del sistema nervoso presenta caratteristiche peculiari. I ricercatori hanno osservato che la segmentazione del cordone nervoso non è uniforme lungo tutti i tentacoli: mentre è presente nei clave, ovvero nelle porzioni terminali provviste di ventose, è assente nei gambi. Questa scoperta evidenzia una notevole diversità nell’organizzazione nervosa tra questi due gruppi di cefalopodi, nonostante le loro strette affinità evolutive.

Conclusioni

La scoperta ha evidenziato una correlazione tra la segmentazione del sistema nervoso e la specificità funzionale delle appendici. Nei polpi, dove le ventose sono utilizzate per esplorare e manipolare l’ambiente, la segmentazione è diffusa lungo tutto il tentacolo, garantendo un controllo fine e preciso. Nei calamari, invece, la segmentazione è più concentrata nelle clave, suggerendo un adattamento specifico per la cattura delle prede.

La ricerca è stata pubblicata su Nature Communications.