Есть ли среди нас инопланетяне? Некоторые морские биологи, возможно, смогут убедить вас, что они действительно существуют. Не по годам развитая подводная группа морских существ, известных как головоногие моллюски, вызывает интерес и интригу во всех морских областях благодаря своим уникальным и красивым особенностям. Головоногие моллюски (к которым относятся осьминог, кальмар, каракатица и наутилус) принадлежат к типу моллюсков и обладают большой головой, выпуклыми глазами и подвижными щупальцами. Причина, по которой эти животные кажутся биологам такими божественными, кроется как в эволюционной истории головоногих моллюсков, так и в поразительно сложных когнитивных способностях, которые стали результатом их уникальной эволюции. Кто бы мог подумать, что животное, эволюционно соседствующее с улитками, сможет просчитать побег из аквариума обратно в свой дом в океане? (Bilefsky, 2016) Головоногие моллюски предоставляют нам блестящую возможность для дальнейшего углубления нашего понимания интеллекта и познания; изучение сравнительного познания с акцентом на различия в структуре нервной системы между головоногими моллюсками и людьми может дать много информации о взаимосвязи нейронной структуры и функции и связи с интеллектом.
Нервная система головоногих моллюсков на сегодняшний день самая крупная из всех беспозвоночных и значительно более сложная, чем у других животных типа моллюсков (к которым относятся улитки и мидии). Типичный головоногий моллюск имеет центральную нервную систему с 80 миллионами нейронов и периферическую нервную систему, состоящую примерно из 300 миллионов нейронов. Централизация нервной системы позвоночных с большим мозгом и относительно простой нейронной организацией на периферии не имеет аналогов у головоногих моллюсков; для каждого отдельного щупальца существуют отдельные “сателлитные мозги” с эквивалентом спинного мозга. (Хэнлон, 2019) Предполагается, что существует связь со структурой нервной системы головоногих моллюсков и когнитивными способностями, которыми они обладают, которые часто сравнивают со способностями позвоночных.
Прошлые нейробиологические и морские исследования показали, что головоногие моллюски демонстрируют сложные поведенческие паттерны, что привело исследователей к предположению, что эти животные способны к сложным когнитивным способностям, которые возникают из-за хорошо развитой нервной системы. Наблюдаемые поведенческие паттерны у головоногих моллюсков включают эмоциональную окраску, хищный камуфляж и развитые способности к запоминанию. (Schnell et al., 2020) В основе этих моделей поведенческой гибкости могут лежать механизмы сложного познания. Комплексное познание является распространенным термином в науке об интеллекте и описывается специфическими когнитивными способностями, включая причинно-следственные рассуждения, планирование будущего и ментальную атрибуцию (способность человека распознавать мысли и знания других). (Schnell et al., 2020) Эти когнитивные способности являются сигналом продвинутого мышления более высокого порядка, которое обычно наблюдается только у позвоночных, а не у животных, таких как улитки и мидии. Несмотря ни на что, головоногие моллюски демонстрируют высокоинтеллектуальное поведение, выходящее за рамки обычных эволюционных рассуждений.
Большой вопрос в том, почему головоногие моллюски развили такую сложную нервную систему и поведенческие модели, когда у их ближайших эволюционных родственников нет ничего подобного? Одна из теорий заключается в том, что с потерей твердой защитной оболочки у этих животных возникла эволюционная потребность колонизировать разнообразную среду обитания и развивать сложное поведение для поиска пищи и избегания хищников. (Шнелл и др., 2020) Например, было замечено, что осьминоги используют свою специализированную кожу, чтобы имитировать ядовитых животных и обманывать хищников (Норман и др., 2001); этот тип разумного поведения требует развития сложной нервной системы.
Ускоренный курс эволюционной теории головоногих моллюсковпотеря твердой защитной оболочки → колонизация разнообразных экологических ниш → необходимость развития сложного пищевого/ защитного поведения → эволюция сложного познания
Головоногие моллюски хорошо известны своими навыками маскировки и “смены формы” во время подачи сигналов хищниками. Их способности к восприятию часто связаны с их большим мозгом и хорошо развитыми органами чувств. (Шнелл и др., 2020) Также было показано, что эти существа демонстрируют познание, основанное на восприятии, в форме постоянства объекта, что позволяет им отслеживать объекты, когда они находятся вне поля зрения. (Sanders & Young, 1940) Эта способность незаметного слежения является существенным преимуществом для охоты; головоногие моллюски могут определять местоположение своей добычи, даже когда она прячется. Понимание постоянства объекта у головоногих моллюсков было использовано в качестве доказательства того, что эти животные могут выполнять ментальную атрибуцию. (Call & Tomasello, 1999; Грубер и др., 2019) Ментальная атрибуция является важной когнитивной функцией, поскольку она указывает на способность животного идентифицировать других как отдельных, но похожих существ с собственным сознанием. Это поведение должно звучать знакомо, потому что это так! Ментальная атрибуция является неотъемлемой частью человеческого познания; мы обладаем способностью различать, что другие чувствуют, думают и воспринимают. Это основная причина, по которой ментальная атрибуция считается важным предшественником сложного познания.
Другим примером сложного познания у головоногих моллюсков является их предрасположенность к быстрому обучению; все группы головоногих моллюсков (осьминоги, каракатицы, кальмары) продемонстрировали высокую способность к ассоциативному и различительному обучению. (Schnell et al., 2020) Исследователи смогли научить головоногих моллюсков подавлять хищничество с помощью вызывающего отвращение ассоциативного обучения, а также различать конкретные визуальные особенности в обмен на вознаграждение. (Boycott & Young, 1958) Головоногие моллюски также обладают высокоразвитыми пространственными способностями и способны эффективно находить убежище в лабиринтах с помощью пространственных сигналов. (Boal et al., 2000; Mather, 1991) Хотя этот обширный диапазон методов обучения впечатляет, остается неизвестным, обусловлены ли эти способности лежащими в основе сложными когнитивными механизмами или простыми ассоциативными механизмами.
Головоногие моллюски также демонстрируют впечатляющие навыки запоминания благодаря хорошо развитой памяти. Было замечено, что каракатицы обладают эпизодической памятью; есть поведенческие свидетельства, указывающие на то, что они точно помнят, что они ели, где они это ели, и время, прошедшее с тех пор. (Джозет-Алвес и др., 2013) Наличие эпизодической памяти у каракатицы может указывать на способность планировать будущее, поскольку животное будет кодировать предыдущий опыт для информирования о будущем поведении и решениях. Планирование будущего является атрибутом сложного познания, поскольку оно требует, чтобы животное собирало информацию и принимало решения на основе этих предыдущих знаний.
Последняя особенность, которая отличает головоногих моллюсков, - это гибкость поведения, определяемая как способность индивидуума изменять поведение, чтобы эффективно реагировать на новые ситуации. Эта адаптация позволяет головоногим моллюскам использовать высокоэффективные методы поиска пищи, борьбы с хищничеством и коммуникативные методы спаривания. (Schnell et al., 2020) Осьминоги избегают посещать те же районы добычи пищи, которые были истощены ресурсами во время предыдущих посещений, предполагая, что они гибко обновляют свою память, чтобы оптимизировать свое поведение в поисках пищи. (Forsythe & Hanlon, 1997) В качестве стратегии борьбы с хищничеством как каракатицы, так и кальмары могут гибко изменять структуру своего тела в ответ на угрозу приближения хищной рыбы. Эта защита может быть связана с предполагаемым психическим состоянием хищников, что затем даст дополнительные доказательства психической атрибуции у головоногих моллюсков. Известно, что осьминоги с прожилками даже с удовольствием используют скорлупу кокосовых орехов в качестве мобильного убежища, а также другие защитные материалы в качестве инструмента защиты (Moynihan & Rodaniche, 1982; Hanlon & McManus, 2020). Головоногие моллюски также используют свои быстрые способности к “изменению формы” для общения в целях спаривания. Самец гигантской австралийской каракатицы, Сепия апама, производит несколько последовательных показов, чтобы показать возрастающий уровень угрозы. Этот динамичный уровень общения создает гибкие стратегии спаривания, дополнительно демонстрируя сложное и быстрое поведение при принятии решений (Schnell et al., 2016).
Эти мириады сложных когнитивных поведений привели исследователей к гипотезе о более высоких уровнях познания, характерных для головоногих моллюсков, что становится все более интересным как в области морской биологии, так и в области сравнительного познания, подразумевая нейробиологию и ее связь с когнитивной наукой в целом.
Текущее состояние исследований интеллекта и когнитивных способностей головоногих моллюсков ограничено; очень немногие исследования действительно количественно оценивают аспекты сложных когнитивных способностей у этих животных. Отдельные свидетельства, такие как вирусное видео осьминога, открывающего банку изнутри, чтобы сбежать (Imgn Spaces, 2015), оставляют нам не более чем интересное наблюдение. Однако знание того, что эти животные способны на такое сложное поведение, позволяет нам формировать конкретные, поддающиеся проверке вопросы для дальнейшего изучения механизмов, стоящих за этим проявлением.
Есть несколько недавних примеров исследований, которые с научной точки зрения изучают поведенческую гибкость, чтобы предоставить доказательства гипотезы сложного познания у головоногих моллюсков. В 2020 году были обнаружены доказательства того, что каракатицы способны проявлять гибкое хищническое поведение, когда они меняют стратегии в зависимости от наличия предпочтительной пищи. (Billard et al., 2020) Эксперименты показывают, что каракатицы способны узнавать о наличии пищи и принимать решения о будущем потреблении на основе этих закодированных знаний. Этот эксперимент также свидетельствует о том, что каракатицы обладают исполнительным контролем; они могут воздерживаться от употребления менее предпочтительной пищи, когда знают, что более желанная пища будет доступна позже. Необходимы дополнительные исследования, чтобы окончательно определить, что каракатицы могут планировать будущее; это исследование не определяет, действуют ли они независимо от их текущего мотивационного состояния, но оно дает убедительные доказательства в пользу этой теории. Это одно из немногих исследований, которые количественно оценивают сложные когнитивные способности головоногих моллюсков; необходимы дополнительные исследования и применение научного метода, прежде чем делать выводы об интеллекте, которым обладают эти существа. Мы должны исключить "бритву Оккама" и найти доказательства против теории о том, что такое поведение возникает в результате простого ассоциативного обучения, прежде чем прийти к выводу, что поведенческая гибкость головоногих моллюсков обусловлена сложными когнитивными механизмами. (Schnell et al., 2020)
Итак, мы обсудили камуфляж, изменение формы обучения, планирование, память, гибкость поведения, и все это хорошо и интересно; нет никаких сомнений в том, что головоногие моллюски умны и круты. Но почему нас это вообще должно волновать? Помимо интригующего факта, что эти виды среди нас настолько сложны и странны, что их можно даже считать чужеродными, этот тип сравнительного познания открывает дополнительный контекст для когнитивной науки, чтобы помочь понять основу сложного познания. В последние годы ученые-когнитивисты обнаружили, что реальность человеческого познания выходит за рамки традиционных рамок “структура определяет функцию”. Эта проблема замедлила нашу способность понимать интеллект и то, как он возникает, но с дальнейшими исследованиями такого рода сложных процессов познания в различных структурах нервной системы и у совершенно разных видов организмов мы, возможно, сможем установить новые связи между структурой и функцией. Эта дополнительная перспектива познания головоногих моллюсков может не дать нам всех ответов на вопросы о познании, но с дальнейшим пониманием совершенно разных структур, связанных со схожими функциями, мы можем начать делать более точные выводы о тайнах познания. Обладая таким пониманием, мы в конечном итоге сможем создавать новые и более совершенные модели искусственного интеллекта и продвигать область нейротехнологий дальше, чем могли бы раньше; и все это благодаря моллюску, голова которого стала слишком большой.
