科学家们发现了墨鱼3-D'隐形斗篷背后的秘密

一个国际科学家小组已经确定了神经回路，使乌贼能够在眨眼间改变它们的外观 - 并发现这类似于控制鱿鱼虹彩的神经回路。

墨鱼和章鱼是非凡的生物。他们有能力在几秒钟内改变自己的外表，将自己从掠食者身上隐藏起来，让他们惊讶于猎物。然而，与许多仅改变颜色以融入周围环境的爬行动物和两栖动物不同，这些头足类动物也能够改变其皮肤的物理结构，以匹配周围岩石，珊瑚或海藻的粗糙。

剑桥大学生理学，发育和神经科学系的Trevor Wardill博士说：“海洋中充满了奇怪而奇妙的生物，但很少有像章鱼和墨鱼一样奇异和聪明的东西。”“我们已经看到了这些动物突然出现的数十个例子，仿佛它们已经抛出隐形斗篷。他们如何做到这一点长久以来一直是个谜。”

这些动物的皮肤被称为“色素细胞”的微小肌肉器官覆盖，这些器官根据来自大脑的信号改变颜色。它还有第二组肌肉器官，可被激活以产生称为“乳突”的肿块。受刺激时，每个乳头可以将皮肤纹理从平面改变为三维。乳头可以起到多种功能，包括伪装。

了解这些生物的神经系统以及它们如何操纵皮肤已经证明具有挑战性，但现在海洋生物实验室和剑桥大学的一组科学家已经开始了解这是如何发生的。他们的结果今天发表在iScience杂志上。

研究人员发现来自墨鱼大脑的指令信号通过周缘神经中枢的星状神经节传导。星状神经节容纳巨大的轴突系统，因为它足够大，可以用肉眼看到。它还包含特定的运动神经元，控制地幔上的乳头(墨鱼的外表面)。这种神经回路类似于鱿鱼控制皮肤虹彩的神经回路。

巨大的轴突系统，由于它的大尺寸高达1毫米，帮助诺贝尔奖得主剑桥科学家艾伦霍奇金和安德鲁赫胥丽，以及澳大利亚科学家约翰埃克尔斯，弄清楚神经冲动(动作电位)是如何工作的。

同样来自剑桥大学的Paloma Gonzalez-Bellido博士补充说：“从发展的角度来看，这一发现真的很有趣。它揭开了首先出现的问题：墨鱼和鱿鱼能够伪装自己的共同祖先使用乳头或表达彩虹色，或两者兼而有之?

研究人员团队 - 包括Dalhousie大学的Lexi Scaros和海洋生物实验室的Roger Hanlon--也在乳头上更详细地了解他们如何在没有信号的情况下长时间保持其形状。他们发现乳头使用了一种他们称之为“类似捕获”的机制。它类似于双壳类动物中的“捕获”机制，如牡蛎，贻贝和扇贝，它使双壳贝壳能够在不消耗大量能量的情况下保持闭合。

“然而，这仍然是一个很大的谜团，这就是这些动物如何解释它们周围的世界并将其转化为改变它们外观的信号，”沃德尔博士说。

研究人员表示，了解头足类动物的皮肤如何从光滑，平坦的表面变为纹理化的3D结构，有助于设计生物启发材料，这些材料本身可以由扁平材料组装而成。

“这项关于柔性皮肤神经控制的研究，结合新型肌肉群的解剖学研究，使这种形状变化的皮肤，应用于开发新类型的软材料，可用于工业中的广泛用途，社会和医学，“海洋生物实验室的Roger Hanlon教授补充道。