Qu'est-ce que c'est d'être un poulpe?

Les pieuvres, ainsi que leurs calmars céphalopodes et leurs seiches, sont considérés comme l'un des invertébrés les plus intelligents. Ils ont de grands cerveaux et sont en mesure de maîtriser rapidement une variété de tests de laboratoire impliquant l'apprentissage sensoriel et la mémoire.

Contrairement à la plupart des animaux (y compris les humains), les poulpes ne sont pas limités dans leurs mouvements par un squelette rigide. Avec leurs corps mous et leurs bras multiples, ils ont une flexibilité presque illimitée.

Mais parce qu'ils manquent d'une structure rigide, on croyait que le système nerveux central du poulpe n'avait qu'un contrôle limité sur leurs membres. Bien qu'ils aient été des superstars lors de nombreux tests de laboratoire, les poulpes ont contrecarré les chercheurs en échouant systématiquement dans des tâches qui les obligeaient à combiner les informations sur les récompenses du système nerveux central avec la connaissance visuelle et périphérique de l'emplacement de leurs bras.

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Comment les chercheurs peuvent-ils tenter de comprendre et de déchiffrer les comportements et les capacités de la pieuvre? Le Dr Michael Kuba, chercheur à l'Université hébraïque de l'Institut Silberman des sciences de la vie, essaie de faire exactement cela. En août, il a présenté son travail avec les coauteurs Tamar Gutnick et Binyamin Hochner au Congrès international de neuroéthologie à College Park, Maryland.

Kuba, Gutnick et Hochner ont mis au point un labyrinthe en plexiglas transparent à trois choix qui obligeait le poulpe à utiliser un seul bras et à le diriger vers un compartiment visuellement marqué à l'extérieur de son réservoir. Leurs résultats montrent, pour la première fois, que la pieuvre est capable de guider un seul bras dans un mouvement complexe à un endroit. Ces résultats suggèrent que les pieuvres peuvent combiner les informations de localisation des bras périphériques avec des données visuelles pour contrôler les mouvements dirigés vers les objectifs.

J'ai interrogé Michael Kuba sur ses recherches sur ces animaux «inhabituellement incarnés» et sur ce qui rend les pieuvres si fascinantes à travailler.

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Le titre de votre affiche était "Rencontrer un extraterrestre: Expériences comportementales sur le poulpe." Qu'est-ce qui fait qu'un poulpe est un être extraterrestre?

Michael Kuba: Les poulpes sont différents car ils possèdent un corps souple et souple qui n'a pas de points de référence évidents comme nous – ou tout autre animal articulé -. Bien sûr, les vers ont les mêmes propriétés que leurs corps, mais ils ne sont pas aussi mobiles et actifs qu'une pieuvre. Les pieuvres et autres céphalopodes ont aussi les systèmes nerveux les plus complexes de tous les mollusques. Ils ont un système visuel avancé unique analogue à celui de la plupart des vertébrés. Vivant dans un monde sensoriel très différent du nôtre, les pieuvres constituent un défi et une source d'inspiration pour des générations de chercheurs.

Comment vous êtes-vous intéressé au comportement du poulpe pour commencer?

Kuba:

Un ami m'a inscrit, alors je suis devenu un participant dans le projet de pieuvre à l'Institut Konrad Lorenz à Altenberg (la maison où Konrad Lorenz a grandi). Après avoir terminé ma maîtrise (sur l'ultrastructure des reins de reptile), j'ai commencé ma thèse de doctorat.

Décrivez le labyrinthe Y modifié que vous avez développé. Pourquoi avez-vous conçu cette nouvelle tâche spécialement pour une pieuvre, et qu'espérez-vous en apprendre?

Kuba: Pendant de nombreuses années, la recherche sur les pieuvres s'est concentrée sur des tests d'apprentissage simples, reposant sur la réponse d'attaque innée des animaux. En combinaison avec des expériences sur les lésions chirurgicales, les chercheurs ont pu identifier certaines des voies neuronales les plus importantes dans le système nerveux du poulpe. Mais une question très importante est restée sans réponse: dans quelle mesure et comment cet animal au corps mou contrôle-t-il son corps, et plus précisément ses bras?

En utilisant une modification des labyrinthes en forme de Y, nous avons étudié si les pieuvres possèdent plus de contrôle sur leur corps que ce que l'on pensait auparavant. ( Regardez un excellent résumé vidéo de l'équipe de recherche démontrant le labyrinthe ci-dessus ). Nous avons développé plusieurs labyrinthes différents qui ont tous deux caractéristiques en commun: ils peuvent être utilisés dans le homepage des pieuvres et ils essaient de traiter des questions de conscience corporelle et / ou de contrôle moteur. La forme du labyrinthe, un tube central étroit s'ouvrant sur trois compartiments de choix, était basée sur le mouvement de sondage naturel que les bras de poulpe exécutent souvent lorsqu'ils explorent et chassent dans de petites crevasses et sous des rochers. Le labyrinthe Y qui est monté sur la vitre frontale du réservoir nous permet d'observer de près les ventouses tout en effectuant plusieurs tâches comme l'exploration ou la récupération d'objets.

Afin d'atteindre la récompense alimentaire, les pieuvres devaient atteindre un seul bras à travers le tube, hors de l'eau, et dans l'eau du compartiment de but. Le compartiment de but contenait une petite récompense alimentaire et était marqué d'un disque noir.

Comment les poulpes ont-ils performé dans cette tâche? Avez-vous vu des différences individuelles chez différents poulpes? Pouvez-vous comparer leur apprentissage à celui d'autres animaux?

Kuba: Nos résultats montrent que les pieuvres sont capables de se souvenir et de répéter une série d'actions motrices qui les mènent à un but désiré. Afin d'accomplir la tâche, les animaux ont identifié la cible, l'ont associée à une récompense positive, se sont positionnés avec une vision claire de la cible, ont inséré le bras dans le tube central et ont tenté de guider leur bras vers le compartiment de but.

La performance était très différente au niveau individuel. Le principal problème était que nous avions des animaux qui étaient «trop enthousiastes»: ces animaux prenaient beaucoup plus de temps que les autres, qui se rapprochaient du labyrinthe d'une manière plus timide. En fin de compte, tous les sept poulpes testés ont atteint le critère d'apprentissage de la tâche, soit cinq essais corrects d'affilée. Les six pieuvres qui ont réussi ont pris entre 61 et 211 essais pour atteindre ce critère, et cinq d'entre eux ont réussi à mener à bien cette tâche en moins de 90 essais.

Quelles directions spécifiques pensez-vous que votre recherche pourrait ou devrait aller d'ici? Pouvons-nous apprendre ce que c'est d'être une pieuvre?

Kuba: Eh bien, j'espère que nous nous rapprocherons de cette étape par étape. Je pense que le grand défi sera de concevoir et mener des expériences qui nous aideront à comprendre le monde sensoriel dans lequel vit une pieuvre. Bien sûr, c'est beaucoup plus facile à dire qu'à faire. Le plan est de continuer à utiliser une série de labyrinthes ou d'autres engins qui forcent le poulpe à utiliser certains sens (soit exclusivement ou avec d'autres) pour résoudre des tâches spécifiques. Je veux continuer sur la ligne de conscience corporelle et de contrôle moteur – c'est certain. Je voudrais aussi revenir à mon sujet de post-doc et essayer de nouvelles techniques pour pouvoir obtenir des enregistrements d'animaux qui se comportent.

Liens connexes:

Octopus vulgaris utilise des informations visuelles pour déterminer l'emplacement de son bras

Le groupe de recherche Octopus à l'Université hébraïque