与尾巴不同，章鱼的手臂没有骨头。图片来源：uux.cn/NetaDegany，盖蒂图片社

（神秘的地球uux.cn）据《大众科学》（汤姆・霍金）：章鱼有很多非凡之处――它们以聪明著称，有三颗心，眼球像棱柱一样工作，可以随意改变颜色，可以用皮肤“看到”光。然而，这些生物最引人注目的一点是，它们的八只手臂中的每一只似乎都有自己的想法，这使得章鱼能够以人类只能梦想的方式进行多任务处理。

每条手臂的中心都有一个称为轴向神经脊髓（ANC）的结构，1月15日发表在《自然通讯》上的一项新研究探讨了这条脊髓的结构是如何让手臂发挥作用的。该论文的第一作者Cassady Olson向《大众科学》解释说，理解ANC对于理解章鱼手臂的工作原理至关重要：“你可以把ANC看作是沿着每条手臂中心延伸的脊髓。”

奥尔森解释说，“（ANC和脊椎动物的脊髓之间）有许多明显的相似之处――有一个细胞体区域、一个神经丘区域和连接手臂和大脑的长管道。”这意味着章鱼的手臂与人类四肢或其他脊椎动物的四肢非常不同；奥尔森说，如果说有什么不同的话，那就是它们最类似于一些脊椎动物中发现的可抓握尾巴：“从运动的角度来看，我（经常）想到脊椎动物尾巴和章鱼手臂之间的相似之处。”

然而，与尾巴不同，章鱼的手臂是无骨的。从技术上讲，它们是一种称为“肌肉静液压器”的结构，仅由肌肉、结缔组织和神经组织组成。（奥尔森指出，这种结构的另一个例子是人类的舌头。）这为它们提供了比尾巴更大的运动自由，并使章鱼表现出非凡的灵巧性。当然，每只手臂上都镶嵌着吸盘，章鱼可以独立控制所有吸盘――根据需要改变单个吸盘的形状――所有吸盘都可以嗅觉、味觉和触觉。

因此，章鱼的手臂上充满了神经元也就不足为奇了――事实上，正如该论文所指出的那样，“分布在章鱼八只手臂上的神经元比大脑中的神经元多。”这为每只手臂提供了一定程度的自主权，使章鱼可以使用一些手臂执行一项任务，同时也可以用其他手臂执行另一项完全不同的活动。例如，看到一只章鱼用几只手臂在海底移动，同时与另外两只章鱼一起打开一个外壳，这种情况并不罕见。每只手臂也可以独立地对刺激做出反应，而不涉及中枢大脑。（后一个事实有一个相当可怕的证明：奥尔森说：“截肢的章鱼手臂仍然会在没有大脑命令的情况下自行移动。”）

奥尔森说，每只手臂显示的自主程度“表明……基本运动的大部分电路都包含在ANC本身中。”然而，这种电路的确切分布方式尚不清楚，这项新研究的关键发现是ANC被分成沿手臂纵向延伸的段。

奥尔森说，正是这种模块化结构，允许将控制手臂运动的一些工作委托给这些部分的神经元，而不是由章鱼的大脑控制一切。她说：“我们在ANC的细胞体层看到的分割可以被认为是沿着ANC的重复处理单元。”。“这为手臂运动控制提供了局部处理的好处，细分为更小的单元，而不是通过一束神经纤维从大脑发送的中央命令。”

虽然这种分段结构并非章鱼所独有――例如，蠕虫的身体是完全分段的――奥尔森说，章鱼臂和蠕虫等生物之间的一个关键区别是“我们在头足类动物臂中描述的分段主要与神经系统有关。”

章鱼手臂的内部运作似乎与日常人类生活相去甚远，但这项研究在现实世界中有着惊人的实用性。“软机器人”领域从章鱼身上汲取了很多灵感，该领域涉及用柔软、柔韧的物质而不是大众想象中的铬抛光钢建造机器人。该领域的设计师经常对类似章鱼手臂的结构使用分段设计，奥尔森说，在自然界中找到这样一个计划的例子有可能改进和改进这样的机器人：“我们的研究为章鱼ANC如何控制手臂和吸盘提供了一个电路框架，可用于试图模仿章鱼手臂的软机器人设计。”

特别是，她引用了研究小组发现的所谓“吸吮性”的证据，这是一种通过参考单个吸吮器上的神经位置在ANC中创建的吸吮器位置的空间图。她说，这种神经连接“让人联想到环形吸引子结构”，这是一种充当陀螺仪的神经结构，允许动物（或机器人）在空间中定位自己。这些已被用于创建手臂和吸盘的生物物理模型，一个现实生活中的例子可以提供改进这些设计的新方法。

奥尔森说，还有更多这样的见解等待着我们去发现，因为我们对章鱼生物学还有很多不了解的地方――正是因为头足类动物的身体和神经系统与我们自己的非常不同，它们有可能提供意想不到的见解。奥尔森说，这就是为什么这些动物既具有挑战性又令人着迷。“研究头足类动物的神经系统是令人兴奋的。章鱼在数百万年前从脊椎动物中分化出来，有着非常不同的身体结构，所以对于神经系统的结构和功能，问什么仍然相似，什么不同是很有趣的。”