Ο υπέροχος εγκέφαλος και το ευμετάβλητο δέρμα των χταποδιών και άλλων κεφαλόποδων

Χταπόδι, καλαμάρι και σουπιά -- γνωστά και ως κεφαλόποδα -- έχουν παράξενους, τεράστιους, κατανεμημένους εγκεφάλους. Τι κάνουν με όλη αυτή τη δύναμη των νευρώνων τους; Βουτήξτε στον ωκεανό με τον θαλάσσιο βιολόγο Ρότζερ Χάνλον, ο οποίος μας δείχνει εκπληκτικά πλάνα από τις ικανότητες καμουφλαρίσματος των κεφαλόποδων, που μπορούν να αλλάζουν το χρώμα και την υφή του δέρματός τους στο δευτερόλεπτο. Μάθετε πώς το δέρμα τους κι η ικανότητά τους να το χρησιμοποιήσουν με έξυπνο τρόπο, μπορούν να είναι ένδειξη μιας εναλλακτικής μορφής νοημοσύνης -- και πώς μπορούν να οδηγήσουν σε σημαντική πρόοδο στην τεχνητή νοημοσύνη, την υφασματοβιομηχανία, τα καλλυντικά και άλλα πολλά.

Αυτός είναι ένας παράξενος
και υπέροχος εγκέφαλος,

που δίνει έναυσμα στην ιδέα
εναλλακτικής νοημοσύνης

σ' αυτόν τον πλανήτη.

Αυτός είναι ένας εγκέφαλος
που φτιάχτηκε σε ένα πολύ περίεργο σώμα,

το οποίο έχει το αντίστοιχο
μικρών εγκεφάλων δορυφόρων

κατανεμημένων σε όλο το σώμα.

Πόσο διαφορετικός είναι
απ' τον ανθρώπινο εγκέφαλο;

Πολύ διαφορετικός απ' ό,τι φαίνεται,

τόσο πολύ που οι συνάδελφοί μου κι εγώ
δυσκολευόμαστε να καταλάβουμε

πώς λειτουργεί.

Αυτό που μπορώ να σας πω με σιγουριά

είναι ότι αυτός ο εγκέφαλος
είναι ικανός για υπέροχα πράγματα.

Λοιπόν, σε ποιον ανήκει αυτός ο εγκέφαλος;

Ελάτε μαζί μου, να βουτήξουμε στον ωκεανό,

εκεί όπου ξεκίνησε η ζωή

κι ας ρίξουμε μια ματιά.

Ίσως να έχετε ξαναδεί κάτι τέτοιο.

Eίμαστε πίσω από ένα κοραλλιογενή
ύφαλο και υπάρχει ένας βράχος εκεί,

πολλή άμμος, ψάρια που κολυμπάνε...

και ξαφνικά εμφανίζεται αυτό το χταπόδι,

και τώρα ασπρίζει,

μου ρίχνει μελάνι και φεύγει.

Σε αργή αντίστροφη κίνηση,

βλέπετε τον δακτύλιο γύρω απ' το μάτι

και μετά το μοτίβο πάνω στο δέρμα.

Τώρα δείτε την τρισδιάστατη φύση
της αλλαγής του δέρματος

που φτιάχνει αυτό το όμορφο
τρισδιάστατο καμουφλάζ.

Υπάρχουν 25 εκατομμύρια κύτταρα στο δέρμα
που λέγονται «χρωματοφόρα»

κι όλα αυτά τα εξογκώματα
που τις λέμε «θηλές»,

και ελέγχονται όλα από νευρώνες
και μπορούν να αλλάζουν ταυτόχρονα.

Θα έλεγα ότι αυτό το δυναμικό καμουφλάζ

είναι ένα είδος «νοημοσύνης».

Το επίπεδο της πολυπλοκότητας του δέρματος
με γρήγορη αλλαγή ακριβείας

είναι πραγματικά εντυπωσιακό.

Τι μπορείτε να κάνετε με αυτό το δέρμα;

Ας σκεφτούμε άλλα πράγματα
εκτός από το καμουφλάζ

που μπορούν να κάνουν με το δέρμα τους.

Εδώ βλέπετε το χταπόδι-μίμος
και το μοτίβο του.

Ξαφνικά αλλάζει δραματικά --

αυτό είναι ειδοποίηση, όχι καμουφλάζ.

Μετά επιστρέφει στο κανονικό μοτίβο.

Εδώ βλέπετε τη σουπιά latimanus

που μοιάζει με κινούμενο σύννεφο
ενώ πλησιάζει τη λεία της.

Και τέλος, βλέπετε
τη φανταχτερή σουπιά σε καμουφλάζ

που μπορεί να αλλάξει αμέσως
σε αυτή τη λαμπερή προειδοποιητική όψη.

Αυτό που έχουμε εδώ είναι
μια αναλογική κλίμακα έκφρασης,

ένα φάσμα, αν προτιμάτε,

μεταξύ ορατότητας και καμουφλάζ.

Αυτό απαιτεί πολύ έλεγχο.

Και μαντέψτε,

οι εγκέφαλοι χρησιμεύουν πολύ στον έλεγχο.

Ο εγκέφαλος του χταποδιού έχει 35 λοβούς,

80 εκατομμύρια μικροσκοπικά κύτταρα.

Και παρόλο που είναι ενδιαφέρον,

το παράξενο είναι
ότι το δέρμα αυτού του ζώου

έχει πολύ περισσότερους νευρώνες,
όπως φαίνεται στο κίτρινο μέρος.

Υπάρχουν 300 εκατομμύρια
νευρώνες στο δέρμα

και μόνο 80 εκατομμύρια
είναι στον εγκέφαλο --

τέσσερις φορές λιγότερα.

Αν κοιτάξετε εδώ,

θα δείτε έναν μικρό αποκεντρωμένο εγκέφαλο

και το αντίστοιχο του νωτιαίου
μυελού για κάθε ένα πλοκάμι.

Αυτός είναι ένας πολύ ασυνήθιστος
τρόπος δομής ενός νευρικού συστήματος.

Λοιπόν, σε τι χρησιμεύει ο εγκέφαλος;

Ο εγκέφαλος πρέπει να ξεπεράσει
άλλους εγκεφάλους σε εξυπνάδα,

αυτούς που προσπαθούν να τον φάνε

όπως τα κητώδη, τις φώκιες,

τους λούτσους, τους καρχαρίες,

ακόμα κι εμάς τους ανθρώπους.

Οπότε αυτός ο εγκέφαλος
πρέπει να παίρνει αποφάσεις

και κάνει πολύ καλή δουλειά σ' αυτό.

Όπως βλέπετε εδώ,
αυτό το χταπόδι κάνει βόλτα

και ξαφνικά σταματά και δημιουργεί
αυτό το τέλειο καμουφλάζ.

Είναι πραγματικά θαυμάσιο,

επειδή όταν αυτά τα ζώα
ψάχνουν τροφή στην άγρια φύση,

πρέπει να κάνουν
πάνω από εκατό καμουφλάζ

για δύο ώρες αναζήτησης

και το κάνουν δύο φορές τη μέρα.

Λήψη αποφάσεων, λοιπόν.

Πρέπει επίσης να βρουν πού θα πάνε
και πώς θα γυρίσουν σπίτι.

Έχει να κάνει με λήψη απόφασης.

Μπορούμε να δοκιμάσουμε το καμουφλάζ,

όπως τη σουπιά που βλέπετε πίσω μου,

όπου τραβάμε το χαλάκι από κάτω

και βάζουμε σχέδιο σκακιέρας

και χρησιμοποιεί αυτή
την παράξενη οπτική πληροφορία

και κάνει ό,τι μπορεί
για να ταιριάξει με το μοτίβο.

Οπότε άλλες νοητικές ικανότητες
είναι επίσης σημαντικές.

Τα καλαμάρια έχουν διαφορετικό
είδος νοημοσύνης, με άλλα λόγια.

Έχουν μια υπερβολικά πολύπλοκη
κι ενδιαφέρουσα σεξουαλική ζωή.

Τσακώνονται, φλερτάρουν,
πολιορκούν, προστατεύουν το ταίρι τους

και απατούν.

Ακούγεται οικείο;

(Γέλια)

Και είναι εκπληκτικό

που αυτά τα ζώα έχουν
αυτή τη διαισθητική ικανότητα

για αυτή τη συμπεριφορά.

Εδώ βλέπετε ένα αρσενικό και ένα θηλυκό.

Το αρσενικό στα αριστερά
έχει νικήσει άλλα αρσενικά

για να ζευγαρώσουν

και τώρα παρουσιάζει διπλό μοτίβο.

Δείχνει αγάπη προς την πλευρά της

και καβγά απ' την άλλη πλευρά.

Δείτε τον όταν το θηλυκό μετακινείται --

(Γέλια)

και βλέπετε ότι άλλαξε ομαλά
το μοτίβο της αγάπης

προς την πλευρά του θηλυκού.

Αυτό το είδος διπλής ταυτόχρονης σήμανσης

που έχει να κάνει
με αλλαγή στη συμπεριφορά

είναι πραγματικά εντυπωσιακό.

Απαιτεί πολλή νοητική δύναμη.

Ένας άλλος τρόπος
για να το δείτε είναι αυτός, μμμ,

ίσως έχουμε αποδείξεις για το διπρόσωπο
αρσενικό 50 εκατομμυρίων χρόνων.

(Γέλια)

Λοιπόν, πάμε παρακάτω.

(Γέλια)

Ένα χταπόδι έχει δύσκολη δουλειά
σε έναν κοραλλιογενή ύφαλο

να πάει σε πολλά μέρη, να θυμάται
και να βρει την φωλιά του.

Αλλά το κάνουν με επιτυχία.

Έχουν βραχύχρονη και μακρόχρονη μνήμη,

μαθαίνουν πράγματα
σε τρεις με πέντε δοκιμές--

είναι ένας καλός εγκέφαλος.

Η χωρική μνήμη είναι ασυνήθιστα καλή.

Μάλιστα σταματούν να ψάχνουν
για τροφή και πάνε κατευθείαν

πίσω στη φωλιά τους.

Οι δύτες που τα βλέπουν
έχουν χαθεί εντελώς,

αλλά αυτά γυρίζουν πίσω,

οπότε η δυνατότητα μνήμης
είναι πολύ ανεπτυγμένη.

Όσον αφορά τη νοητική ικανότητα,

κοιτάξτε πώς κοιμάται αυτή η σουπιά.

Ειδικά στα δεξιά,
βλέπετε το μάτι να πετάει.

Αυτές οι γρήγορες κινήσεις ματιών
υποδεικνύουν ότι ονειρεύεται

κάτι που νομίζαμε πως κάνουν
τα θηλαστικά και τα πουλιά.

Βλέπετε το χρώμα που βάλαμε εκεί

για να δούμε το μοτίβο να αναβοσβήνει

που είναι κάτι που συμβαίνει συχνά.

Όμως αυτή η συμπεριφορά είναι διαφορετική.

Όταν ονειρευόμαστε
έχουμε μνημονική παγίωση

κι αυτό συμβαίνει και στη σουπιά.

Άλλο ένα είδος μνήμης
που είναι ασυνήθιστο

είναι η επεισοδιακή μνήμη.

Οι άνθρωποι χρειάζονται τέσσερα χρόνια
εγκεφαλικής ανάπτυξης

για να θυμούνται τι έγινε
κατά τη διάρκεια ενός περιστατικού,

πού έγινε και πότε έγινε.

Είναι δύσκολο να θυμηθούμε το «πότε»

και τα παιδιά μπορούν να το θυμηθούν.

Αλλά μαντέψτε.

Πρόσφατα ανακαλύψαμε
ότι και η σουπιά έχει αυτή την ικανότητα.

Σε κάτι πειράματα που κάναμε
πέρσι το καλοκαίρι,

όταν δίνεις στη σουπιά διαφορετικό
φαγητό σε διαφορετικές ώρες

πρέπει να το αντιστοιχίσουν
με το μέρος που το βρήκαν

και με την τελευταία φορά που το είδαν.

Μετά πρέπει να οδηγήσουν το κυνήγι τους
στο βαθμό του ανεφοδιασμού

της κάθε τροφής σε διαφορετικό μέρος.

Σας ακούγεται πολύπλοκο;

Είναι τόσο πολύπλοκο
που με δυσκολία κατάλαβα το πείραμα.

Αυτή η νοητική διαδικασία
είναι υψηλού επιπέδου.

Τώρα, μιας και μιλάμε
για εγκεφάλους και εξέλιξη,

στα δεξιά θα δείτε την εξέλιξη
του εγκεφάλου των σπονδυλωτών,

όπου είναι καλός σε όλα.

Νομίζω ότι όλοι το αναγνωρίζουμε.

Όμως αν δείτε στα αριστερά,

κάποια εξελικτικά μονοπάτια του χταποδιού

ας πούμε ότι ενώνονται, δημιουργώντας
πολύπλοκες συμπεριφορές

και κάποια μορφή νοημοσύνης.

Ο τελευταίος κοινός παρονομαστής
σ' αυτές τις δύο γραμμές

υπήρχε πριν 600 εκατομμύρια χρόνια

και ήταν ένα σκουλήκι
με πολύ λίγους νευρώνες,

οπότε τα μονοπάτια αποκλίνουν

αλλά μαζί δημιουργούν
μια πολύπλοκη συμπεριφορά.

Και τώρα το βασικό ερώτημα:

Η δομή του εγκεφάλου ενός χταποδιού

είναι τόσο διαφορετική
μέχρι την τελευταία λεπτομέρεια

από αυτή των σπονδυλωτών;

Δεν ξέρουμε την απάντηση,

αλλά αν είναι,

τότε έχουμε διαφορετικό
εξελικτικό μονοπάτι

για τη δημιουργία νοημοσύνης στη Γη

και ίσως κάποιοι θα σκεφτούν
ότι η κοινότητα της τεχνητής νοημοσύνης

μπορεί να ενδιαφέρεται
για αυτούς τους μηχανισμούς.

Ας μιλήσουμε λίγο για γενετική.

Έχουμε το γονιδίωμα, έχουμε το DNA,

το DNA μεταγράφεται σε RNA,

το RNA μεταφράζει το DNA σε μια πρωτεΐνη
κι έτσι δημιουργείται η ζωή.

Στα κεφαλόποδα είναι διαφορετικά.

Έχουν μεγάλα γονιδιώματα, έχουν DNA,

το μεταγράφουν σε RNA,

όμως μετά κάνουν κάτι πολύ διαφορετικό.

Αλλάζουν το RNA τους
με αστρονομικούς ρυθμούς,

εκατοντάδες φορές περισσότερο
απ' τους ανθρώπους και τα άλλα ζώα.

Κι έτσι παράγονται πολλές πρωτεΐνες.

Μαντέψτε για πού
προορίζονται οι περισσότερες.

Το νευρικό σύστημα.

Οπότε ίσως αυτός να είναι
ένας ανορθόδοξος τρόπος

για να εξελίξει ένα ζώο
συμπεριφορική πλαστικότητα.

Είναι μεγάλη υπόθεση,
αλλά είναι τροφή για σκέψη.

Τώρα, θα ήθελα να σας πω λίγο

την εμπειρία μου
και χρησιμοποιώντας το μυαλό μου

να πάρω αυτή την πληροφορία.

Βουτάμε, δεν μπορούμε
να μείνουμε στο νερό για πάντα

γιατί δεν αναπνέουμε,

οπότε πρέπει να είμαστε αποτελεσματικοί.

Η ολική αισθητήρια εμβάπτιση
σ' εκείνο τον κόσμο

μας βοηθά να καταλάβουμε
τι κάνουν αυτά τα ζώα

και πρέπει να σας πω ότι είναι
μια πραγματικά υπέροχη εμπειρία,

να είσαι εκεί κάτω και να επικοινωνείς

με ένα χταπόδι και με έναν δύτη,

όταν αρχίζεις να καταλαβαίνεις
ότι αυτό είναι ένα ζώο με νοημοσύνη

και περιέργεια.

Κι αυτό είναι που με εμπνέει αφάνταστα.

Ας επιστρέψουμε λίγο στο δέρμα τους.

Να ένα καλαμάρι
σε ένα μοτίβο για καμουφλάζ.

Ζουμάρουμε και βλέπουμε
ότι υπάρχουν όμορφες χρωστικές ουσίες.

Εδώ τα χρωματοφόρα κύτταρα
ανοιγοκλείνουν πολύ γρήγορα.

Και μετά, το επόμενο δερματικό στρώμα,

είναι κάπως ενδιαφέρον.

Τα χρωματοφόρα είναι κλειστά

και βλέπετε αυτόν το μαγικό ιριδισμό
να βγαίνει απ' το δέρμα.

Ελέγχεται κι αυτός απ' το νευρικό σύστημα,

οπότε ο συνδυασμός τους,

όπως βλέπετε εδώ στο δέρμα της σουπιάς,

δίνει αυτόν τον όμορφο δομικό χρωματισμό

και το πανέμορφο απαλό ροδαλό χρώμα.

Λοιπόν, πώς μπορούμε
να χρησιμοποιήσουμε αυτή την πληροφορία;

Σας είπα για τις θηλές, τα εξογκώματα.

Εδώ είναι η γιγαντιαία αυστραλιανή σουπιά.

Έχει λείο δέρμα κι ευδιάκριτο μοτίβο.

Έβγαλα πέντε φωτογραφίες,
μία κάθε δευτερόλεπτο.

Δείτε πώς μεταμορφώνεται --
ένα, δύο, τρία, τέσσερα, πέντε --

και τώρα μοιάζει με φύκι.

Μετά επιστρέφουμε πίσω

για να δούμε το λείο δέρμα
και το ευδιάκριτο μοτίβο.

Είναι ένα υπέροχο δέρμα
που μεταμορφώνεται.

Εδώ το βλέπετε με περισσότερη λεπτομέρεια.

Ανεβάσαμε το περισκόπιο

και βλέπουμε τις όμορφες θηλές.

Μετά εστιάσαμε
για περισσότερες λεπτομέρειες

και βλέπετε τις θηλές να βγαίνουν.

Υπάρχουν μικρά βουναλάκια,

οπότε είναι η μια θηλή πάνω στην άλλη.

Όλα τα είδη εκεί έξω έχουν
πάνω από 12 σχήματα και μεγέθη

αυτών των θηλών

για να σχηματίσουν ένα προσαρμοσμένο,
νευρικά ελεγχόμενο καμουφλάζ.

Οπότε τώρα οι συνάδελφοί μου
στο Κορνέλ, οι μηχανικοί

είδαν τη δουλειά μας και είπαν,
«μπορούμε να φτιάξουμε τέτοια».

Επειδή στη βιομηχανία και την κοινωνία

αυτού του είδους
τα σχηματικά ελεγχόμενα υλικά

είναι πολύ σπάνια.

Προχώρησαν και δούλεψαν μαζί μας

κι έφτιαξαν τα πρώτα δείγματα
τεχνητών θηλών,

όπως βλέπετε εδώ.

Τις βλέπετε να φουσκώνουν
σε διάφορα σχήματα.

Κι όταν τις αγγίξετε με το δάχτυλό σας

βλέπετε ότι είναι λιγάκι εύπλαστες.

Αυτό είναι ένα παράδειγμα
για το πώς μπορεί να λειτουργούν.

Λοιπόν, θέλω να περάσω λίγο
στο χρώμα των υφασμάτων.

και υποθέτω ότι κι αυτά
θα έχουν πολλές εφαρμογές.

Κοιτάξτε το καλειδοσκόπιο των χρωμάτων

των δυναμικά ελεγχόμενων χρωστικών ουσιών

που βλέπουμε στα κεφαλόποδα.

Ξέρουμε αρκετά για την
μηχανική της λειτουργίας τους,

ώστε να αρχίσουμε να τον εφαρμόζουμε

όχι μόνο σε υφάσματα,

αλλά και σε ευμετάβλητα καλλυντικά.

Επιπλέον, πρόσφατα ανακαλύφθηκαν

φωτοανιχνευτικά μόρια
στο δέρμα του χταποδιού,

που ίσως ανοίξουν
τον δρόμο σε έξυπνα υλικά

που νιώθουν κι ανταποκρίνονται μόνα τους.

Αυτό το είδος βιοτεχνολογίας
ή βιομίμησης, αν θέλετε

μπορεί να αλλάξει
το πώς βλέπουμε τον κόσμο.

Πάρτε για παράδειγμα την τεχνητή νοημοσύνη

που ίσως είναι εμπνευσμένη
από το διανεμημένο στο σώμα εγκέφαλο

και τη συμπεριφορά του χταποδιού

ή το έξυπνο δέρμα μιας σουπιάς

που μπορεί να εφαρμοστεί
στην τελευταία λέξη της μόδας.

Λοιπόν, πώς φτάνουμε εκεί;

Ίσως το μόνο που έχουμε να κάνουμε

είναι να αρχίσουμε
να σκεφτόμαστε λίγο πιο έξυπνα

για το πόσο έξυπνα είναι τα κεφαλόποδα.

Σας ευχαριστώ.

(Χειροκρότημα)