What could octopuses possibly have in common with us? After all, they don't have lungs, spines, or even a plural noun we can all agree on. But what they do have is the ability to solve puzzles, learn through observation, and even use tools, just like some other animals we know. And what makes octopus intelligence so amazing is that it comes from a biological structure completely different from ours. The 200 or so species of octopuses are mollusks belonging to the order cephalopoda, Greek for head-feet. Those heads contain impressively large brains, with a brain to body ratio similar to that of other intelligent animals, and a complex nervous system with about as many neurons as that of a dog. But instead of being centralized in the brain, these 500 million neurons are spread out in a network of interconnected ganglia organized into three basic structures. The central brain only contains about 10% of the neurons, while the two huge optic lobes contain about 30%. The other 60% are in the tentacles, which for humans would be like our arms having minds of their own. This is where things get even more interesting. Vertebrates like us have a rigid skeleton to support our bodies, with joints that allow us to move. But not all types of movement are allowed. You can't bend your knee backwards, or bend your forearm in the middle, for example. Cephalopods, on the other hand, have no bones at all, allowing them to bend their limbs at any point and in any direction. So shaping their tentacles into any one of the virtually limitless number of possible arrangements is unlike anything we are used to. Consider a simple task, like grabbing and eating an apple. The human brain contains a neurological map of our body. When you see the apple, your brain's motor center activates the appropriate muscles, allowing you to reach out with your arm, grab it with your hand, bend your elbow joint, and bring it to your mouth. For an octopus, the process is quite different. Rather than a body map, the cephalopod brain has a behavior library. So when an octopus sees food, its brain doesn't activate a specific body part, but rather a behavioral response to grab. As the signal travels through the network, the arm neurons pick up the message and jump into action to command the movement. As soon as the arm touches the food, a muscle activation wave travels all the way through the arm to its base, while the arm sends back another wave from the base to the tip. The signals meet halfway between the food and the base of the arm, letting it know to bend at that spot. What all this means is that each of an octopus's eight arms can essentially think for itself. This gives it amazing flexibility and creativity when facing a new situation or problem, whether its opening a bottle to reach food, escaping through a maze, moving around in a new environment, changing the texture and the color of its skin to blend into the scenery, or even mimicking other creatures to scare away enemies. Cephalopods may have evolved complex brains long before our vertebrate relatives. And octopus intelligence isn't just useful for octopuses. Their radically different nervous system and autonomously thinking appendages have inspired new research in developing flexible robots made of soft materials. And studying how intelligence can arise along such a divergent evolutionary path can help us understand more about intelligence and consciousness in general. Who knows what other forms of intelligent life are possible, or how they process the world around them.
Cosa potrebbero mai avere in comune i polpi con noi? Non hanno polmoni, spina dorsale né un plurale su cui sono tutti d'accordo. Ma hanno la capacità di risolvere rompicapi, imparare attraverso l'osservazione e persino usare degli utensili, proprio come altri animali. Ciò che rende l'intelligenza dei polpi così sorprendente è il fatto che deriva da una struttura biologica completamente diversa dalla nostra. Le circa 200 specie di polpi sono molluschi appartenenti all'ordine dei cefalopodi, dal greco "testa-piedi". Quelle teste contengono cervelli straordinariamente grandi, con un rapporto corpo-cervello simile a quello di altri animali intelligenti e un complesso sistema nervoso che ha lo stesso numero di neuroni di un cane. Ma invece di essere centralizzati nel cervello questi 500 milioni di neuroni sono sparsi in una rete di gangli interconnessi organizzati in tre strutture base. Il cervello centrale contiene solo circa il 10% dei neuroni mentre i due grandi lobi ottici ne contengono circa il 30%. Il restante 60% è nei tentacoli. Per gli umani sarebbe come avere braccia dotate d'intelligenza propria. È qui che le cose si fanno ancora più interessanti. I vertebrati hanno uno scheletro rigido a sostegno del corpo e articolazioni che consentono di muoversi. Ma non tutti i tipi di movimento sono permessi. Non possiamo piegare indietro il ginocchio o l'avambraccio nel mezzo, per esempio. I cefalopodi, al contrario, non hanno ossa e questo gli permette di piegare gli arti in ogni punto e in qualsiasi direzione. Poter modellare i tentacoli dando luogo a combinazioni potenzialmente illimitate non è paragonabile a nessuna delle possibilità a cui siamo abituati. Considerate un compito semplice, come afferrare e mangiare una mela. Il cervello umano contiene la mappa neurologica del nostro corpo. Quando vedete la mela il centro motorio del cervello attiva i muscoli adatti, permettendovi di stendere il braccio, afferrare la mela con la mano, piegare il gomito e portarla alla bocca. Per un polpo il processo è molto diverso. Invece di una mappa del corpo il cervello dei cefalopodi ha una raccolta di comportamenti. Quindi quando un polpo vede del cibo il suo cervello non attiva una specifica parte del corpo bensì una risposta comportamentale al fine di afferrarlo. Mentre il segnale viaggia nella rete i neuroni del braccio captano il messaggio e si attivano subito per controllare il movimento. Non appena il braccio tocca il cibo un'onda di attivazione muscolare viaggia dal braccio fino alla base mentre il braccio manda un'altra onda dalla base fino alla punta. Il segnale si incontra a metà strada tra il cibo e la base del braccio segnalandogli di piegarsi in quel punto. Tutto questo significa che ciascuno degli otto tentacoli di un polpo può essenzialmente pensare autonomamente. Ciò gli consente di avere una flessibilità e una creatività incredibili al momento di affrontare una nuova situazione o un problema, che sia aprire una bottiglia per raggiungere il cibo, uscire da un labirinto, muoversi in un nuovo ambiente, cambiare la consistenza e il colore della pelle per mimetizzarsi o persino imitare altre creature per spaventare gli avversari. I cefalopodi potrebbero aver evoluto cervelli complessi molto prima dei nostri antenati vertebrati. L'intelligenza di un polpo non è utile solo per la sua specie. Il loro sistema nervoso radicalmente diverso e le loro appendici, che pensano autonomamente, hanno ispirato nuove ricerche per sviluppare robot flessibili fatti di materiali morbidi. Studiare come l'intelligenza emerga in un percorso evolutivo così divergente può aiutarci a saperne di più in generale sull'intelligenza e sulla consapevolezza. Chissà quali altre forme di vita intelligenti sono possibili