头足类动物曾经是神经生物学非常重要的研究对象 。头足类神经生物学的先驱、英国科学家J.Z.杨在20世纪初发现了乌贼的巨大轴突——一条直径达1毫米、长数十厘米的巨大神经纤维 。得益于这个独特的巨大轴突 ， 英国科学家Hodgkin和Huxley第一次记录到细胞内的动作电位 ， 从而提出了著名的Hodgkin-Huxley模型 ， 解释了神经传导的信号——动作电位产生的原理 。该发现作为神经科学最基本的原理之一 ， 获得了1963年的诺贝尔生理与医学奖 。这也是迄今为止 ， 整个生物学研究中 ， 仅有的能用数学方程完美描述的现象之一 。
J.Z.杨随后开展对章鱼学习记忆行为的研究 ， 通过损毁实验发现了章鱼存储记忆所在的脑区 。根据这个脑区独特的解剖结构 ， 杨提出神经系统可以通过将外界信息经过大量并行神经细胞形成稀疏编码 ， 再由一个关联矩阵的独特连接模式来形成和储存关联性记忆 。这是最早的关于大脑存储记忆的模型 ， 此后的数十年中 ， 在果蝇和脊椎动物的研究中被反复印证 ， 不同动物的脑中记忆存储结构都是采取类似组织方式 。20世纪80年代 ， 乌贼的巨大轴突继续在细胞内物质运输中细胞骨架与动力蛋白的发现 ， 以及神经和神经细胞之间的连接——突触的结构和原理的研究中 ， 作出了巨大贡献 。
遗憾的是 ， 近几十年来 ， 大部分针对神经系统的研究都集中到果蝇、小鼠等模式生物中 ， 很少人对头足类 ， 特别是它们复杂的中枢神经系统进行深入研究 。
2、新技术手段让章鱼和乌贼研究取得新突破
笔者的研究聚焦于章鱼和乌贼的变色伪装能力 。章鱼和乌贼是变色伪装的高手 ， 能在短于一秒钟的时间内 ， 根据环境瞬间改变全身颜色和图案 ， 天衣无缝地和环境融为一体 。与陆地上的变色龙相比 ， 它们的变色速度更快 ， 也更精准——不仅改变整体的颜色 ， 还能在皮肤上直接模拟出背景环境的纹理和图案的细节 。
章鱼和乌贼的皮肤就像覆盖全身的显示屏 ， 上面有上百万个微小的色素细胞 ， 每个色素细胞相当于屏幕上的一个像素点 。这些色素细胞具有不同颜色 ， 每个细胞由一个精妙的神经肌肉的机关控制 ， 使得它可以随意快速地变大变小 。它们的大脑可以通过精确控制皮肤不同区域的色素细胞变大来组成不同的图案 。这个皮肤“显示屏”的分辨率高于市面上所有的电视机屏幕 ， 使得它们可以在身体表面随意产生出各种复杂图案 。而且 ， 为了让拟态更加逼真 ， 它们还能够改变自身皮肤的质地 ， 比如让皮肤上长出棘刺来模仿珊瑚 。
章鱼和乌贼的这种变色能力 ， 不仅可以用于隐身 ， 还能实时地在身体“显示屏”上播放“动画表情”来和同类交流 。比如 ， 雄性乌贼会变出鲜艳斑马花纹来向雌性求偶 。更有创意的乌贼 ， 会一半身子变出斑马纹一半身子伪装成雌性的花纹 ， 这样不仅可以吸引一侧的雌性 ， 还能迷惑远处另一侧的雄性乌贼 ， 让其误以为自己是“漂亮姑娘” ， 不来争夺配偶 。在捕猎和恐吓敌人时 ， 变色也是它们的拿手好戏 。有时它们会在身上播放不断变幻的图案 ， 把猎物“晃晕” ， 方便捕食；有时候会突然在身体上变出一块圆形黑斑 ， 好像一个大眼睛 ， 来恐吓敌人 。当乌贼被灌醉时 ， 它们身体上的图案会产生出迷乱的动态；而当它们睡着以后 ， 身体又会交替呈现出不同的图案和颜色 ， 似乎正在经历瑰丽的梦境 。头足类动物不能说话 ， 但这种“我见即我变”的独特性 ， 是不是将为我们打开一扇了解它们“内心世界”的窗口呢？
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