Blekksprutens hjerne i lek og læring

Mens blekksprutene lærer nye ferdigheter i Danmarks Akvarium, prøver forskere fra Københavns Universitet å finne ut hvordan de utvikler de sofistikerte hjernene sine.

Publisert

– Vi hadde engang en blekksprut som kunne åpne ølflasker, forteller Anders Kofoed.

Han er biolog på Danmarks Akvarium, og sammen med sine kolleger holder han på å utvikle et forsøksprosjekt med akvariets blekkspruter, eller cephalopoda som de også heter.

Prosjektet setter fokus på blekksprutene fordi de tilhører havets absolutte elite når det gjelder intelligens. Hjernen og sentralnervesystemet deres er så utviklet at flere forskere sammenligner dem med rotter, hunder og til og med aper.

Man regner faktisk med at blekksprutene er verdens mest intelligente virvelløse dyr, for selv om de sjelden blir mer enn tre år gamle, rekker de å lære imponerende mye.

Den blekkspruten som Anders Kofoed snakker om, kunne åpne både syltetøysglass, colaflasker og ølflasker. Etter noen mislykkede forsøk med å skru av korken på ølflaskene, slik den gjorde med cola-flaskene, fant denne superintelligente cephalopodaen altså ut at den måtte ta tak og trekke av ølkorken med sugekoppene.

Nytt treningsprogram

Denne lærenemme blekkspruten er for lengst død. Men på Danmarks Akvarium er man for tiden i gang med å utfordre de nålevende blekksprutene med et helt nytt treningsprogram.

De har blant annet lært å leke med ball, og de er blitt satt til å finne veien ut av en labyrint. Innlæringen gikk veldig raskt, forteller Kofoed.

– Da blekksprutene skulle gjennom labyrinten første gang, brukte de omkring to timer, men nå kan de greie den på to-tre minutter. Og de klarer det også når vi endrer formen på labyrinten, forteller han.

Blekksprutene i Danmarks Akvarium er stillehavsblekksprut som måler 2,5 meter mellom spissene av armene. De kan bli opp til 7 meter. 

Også disse har lært seg å åpne syltetøysglass. De har enda ikke forsøkt seg med colaflasker, men det kommer snart.

Det er også satt i gang et helt nytt prosjekt, der man skal forsøke å lære blekksprutene å gjenkjenne forskjellige skilt. Det er imidlertid en ekstra utfordring knyttet til denne øvelsen, for treningen til blekksprutene er belønningsbasert. For eksempel blir det lagt mat i syltetøysglassene, slik at dyrene blir motivert til å åpne dem.

(Foto: Colourbox)
(Foto: Colourbox)

Problemet med skilttreningen er at det vil stå mennesker ved siden av dem.

– Blekksprutene oppfatter kontakt med oss som en belønning i seg selv. Derfor er det ikke motiverende nok at de får mat hvis de velger det riktige skiltet. Det skal vi få løst på en eller annen måte, sier Kofoed.

Komplisert nervesystem

Mens biologer fra Danmarks Akvarium arbeider med blekksprutenes hjerne, er forskerne fra Biologisk Institut ved Københavns Universitet i gang med å undersøke de fascinerende kroppene deres.

Det har lenge vært kjent at blekkspruter har et svært velutviklet sentralnervesystem, men forskerne mangler kunnskap om oppbygningen og ikke minst hvordan det er blitt utviklet. For disse bløtdyrene lever bare i to, tre år og har derfor ikke lang tid til å utvikle kroppen.

– At blekksprutenes sentralnervesystem er så utviklet og komplisert som det er, er særlig interessant når man tenker på at deres nærmeste slektninger – sneglene – har et svært enkelt nervesystem, sier førsteamanuensis Andreas Wanninger fra Biologisk Institut.

Octupus vulgaris. (Foto: Wikimedia Commons)
Octupus vulgaris. (Foto: Wikimedia Commons)

Han er leder av en forskergruppe som arbeider med sammenlignende zoologi og som blant annet studerer blekksprutenes utvikling. Gruppen har lykkes å avdekke blekksprutenes sentralnervesystem mer detaljert enn noensinne før, ved hjelp av en spesiell teknikk som de har beskrevet i tidsskriftet Journal of Neuroscience Methods.

Forskerne undersøkte fem mindre blekksprutarter. De minste var bare et par centimeter lange, mens de største var 30 centimeter store. Hjernene ble gransket i 30 stadier – fra befruktning til fullvoksne.

Forskerne sprøytet inn et fargestoff i dyrene. Fargestoffet bandt seg til noen antistoffer som allerede var satt inn. De første antistoffene var rettet mot bestemte molekyler i hjernen som for eksempel nevrotransmittere, som har ansvaret for levering av informasjon fra nerveceller til andre celler i organismen.

I et spesielt mikroskop som lager optiske snitt gjennom hele blekkspruten, kunne forskerne se en hel serie av skarpe bilder, og dermed analysere hele systemet, fordi man kunne se hvor i hjernen de forskjellige molekylene befant seg.

Denne teknikken ga forskerne mulighet for å avbilde og beskrive dyrenes sentralnervesystem mer detaljert enn tidligere, og det er første gang fordelingen av nevrotransmittere er lokalisert i blekksprutenes hjerne.

Jakt stimulerer utviklingen

(Foto: iStockphoto)
(Foto: iStockphoto)

– Vi fant ut at selv om blekksprutenes hjerne utvikler seg svært rask, finnes det bare ganske få nevrotransmittere i de tidlige utviklingsstadiene. De aktive substansene ser ut til å oppstå relativt sent i utviklingen, sier Wanninger.

Han er dypt fascinert av de evolusjonære mekanismene som har skapt blekksprutenes komplekse hjerner.

– Nesten alle dyr har jo et temmelig enkelt nervesystem, noe som evolusjonært sett betyr at det ikke er nødvendig for en organisme å ha et så komplekst system, som blant annet krever svært mye energi og oksygen. Derfor trenger blekksprutene for eksempel også et lukket blodkarsystem, som de fleste andre dyr, inkludert sneglene, mangler, sier han og fortsetter:

– Stor hjerne medfører en masse krav til oppbygningen av kroppen, og fra en evolusjonær synsvinkel er det er ikke lett å forstå at blekksprutene har funnet opp alt det.

Ifølge en utbredt teori er det jakten etter levende, raske byttedyr som har ført til evolusjonen av blekksprutenes sofistikerte nervesystem. Den teorien vil Wanninger og ph.d.-student Tim Wollesen gjerne teste.

Derfor er de i gang med å starte opp en ny undersøkelse som forskergruppen skal gjennomføre i samarbeid med det australske University of Queensland i Brisbane.

Octupus maeropuls (Foto: Wikimedia Commons)
Octupus maeropuls (Foto: Wikimedia Commons)

Undersøkelsen går ut på at man skal forhindre blekksprutene i å bli stimulert til jakt ved bare å fôre dem med døde dyr. Da kan man nemlig se på om nervesystemet blir mindre utviklet i forhold til de blekksprutene som jakter.

Farlig å være smart

Blekksprutenes avanserte nervesystem hjelper dem å jakte og overleve i naturlige omgivelser. Det gjør det også mulig for dem å lære forskjellige ferdigheter i for eksempel Danmarks Akvarium. Men det er faktisk også grunnen til at den smarte cephalopodaen roter ut seg opp i en rekke problemer. Flere akvarier verden rundt har opplevd blekkspruter som stikker av og kravler ut av bassenget sitt for å spise fisk i bassenget ved siden av.

Men det er langt fra det verste de kan finne på. En mørk natt på Santa Monica Pier Aquarium i California trakk en blekksprut i ventilen til et vannrør, noe som gjorde at alle kontorene i akvariet ble oversvømt.

I Coburg, Tyskland har en blekksprut flere ganger kortsluttet strømmen til hele Sea Star Aquarium ved å sprøyte vann mot en lampe i taket over bassenget. Til sist ble man nødt til å plassere lampen høyere over akvariet.

Også på Danmarks Akvarium har man opplevd blekkspruter som gjerne vil prøve grensene til omgivelsene. For eksempel ble et av dyrene så lei av proppen i bunnen av bassenget sitt at det bestemte seg for å trekke den ut. Det fikk imidlertid dessverre fatale konsekvenser for bråkmakeren: Om morgenen oppdaget Danmarks Akvariums medarbeidere en død blekksprut i et tomt basseng.

Referanser og lenker

Wollesen, T; Loesel, R; Wanninger, A Pygmy squid and gigant brains: mapping the complex cephalopod CNS by phalloidin staining of vibratome sections and whole-mount preparations, Journal of Neuroscience Methods, DOI: 10.1016/j.jneumeth. 2009.01.021

Kontaktopplysninger for Andreas Wanninger

Kontaktopplysninger for Anders Kofoed

Et mangfold av blekkspruter – 70-årsjubileumsutstilling på Danmarks Akvarium