Neuf cerveaux, sang bleu, camouflage instantané : il n’est pas surprenant que les pieuvres captent notre intérêt et notre imagination. Les créateurs de science-fiction, en particulier, se sont inspirés de ces créatures tentaculaires.
L’intelligence remarquable d’une pieuvre en fait également un sujet unique pour les biologistes marins et les neuroscientifiques. La recherche a révélé que la puissance cérébrale de la pieuvre lui permet de dévisser un bocal ou de naviguer dans un labyrinthe. Mais, comme beaucoup d’enfants, la pieuvre développe également une tendance espiègle à repousser les limites du comportement. Plusieurs aquariums ont trouvé des pieuvres mémorisant les horaires des gardes pour se faufiler dans les réservoirs à proximité pour voler du poisson; pendant ce temps, les biologistes marins ont découvert que les pieuvres sauvages frappent les poissons… sans raison apparente.
Selon la Dre Jennifer Maher, professeure à l’Université de Lethbridge au Canada, il existe « un certain nombre de [different] types d’apprentissage [for octopuses]: tâches cognitives telles que l’utilisation d’outils, la mémoire d’opérations complexes pour une utilisation future et l’apprentissage par observation.
Comment la structure distincte du cerveau de la pieuvre permet-elle tout ce comportement complexe ? Personne n’avait réussi à étudier les ondes cérébrales des pieuvres sauvages ou en mouvement libre jusqu’à une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université de Naples Federico II en Italie et de l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa (OIST) au Japon, entre autres. Dans leur article sur la biologie actuelle, les chercheurs ont suivi et surveillé trois pieuvres captives mais se déplaçant librement, analysant leurs ondes cérébrales pour la première fois. À l’aide d’électrodes d’enregistrement, les chercheurs ont découvert un type d’ondes cérébrales jamais vu auparavant, ainsi que des ondes cérébrales qui peuvent être similaires à certaines observées dans le cerveau humain, fournissant peut-être des indices sur l’évolution de l’intelligence.
Céphalopodes rusés
Notre compréhension actuelle de l’intelligence de la pieuvre peut sembler incroyable. En 2011, des chercheurs ont découvert que chaque bras du céphalopode avait son propre « cerveau ». À l’aide d’un labyrinthe transparent contenant de la nourriture, tenu à l’extérieur du réservoir, les chercheurs ont forcé la pieuvre à naviguer dans le labyrinthe en utilisant uniquement son bras, même si elle pouvait voir où se trouvait la nourriture. La pieuvre ne pouvait pas compter sur les signaux chimiques traités par son cerveau pour trouver la nourriture, comme elle le fait généralement dans l’océan, forçant le «cerveau» individuel du bras, ou faisceau de neurones, à trouver la nourriture par lui-même en traitant les signaux localement. . On pense que chaque bras de pieuvre possède environ 10 000 neurones dédiés à la détection de son environnement.
D’autres recherches montrent que les pieuvres sont les seuls invertébrés, à part quelques insectes, à utiliser des outils. Ils comprimeront des obus autour de leur corps comme une sorte de proto-armure et se camoufleront contre les prédateurs.
Les pieuvres peuvent également imiter le mouvement humain en marchant de manière bipède, en soulevant six de leurs pattes comme une jupe et en se déplaçant le long du fond de l’océan. Cependant, cela semble être l’une des rares similitudes entre ces céphalopodes et les humains, car l’évolution nous a séparés de plusieurs millions d’années.
« L’énorme différence entre les pieuvres et nous découle de plus de 550 millions d’années d’évolution indépendante », a expliqué le Dr Michael Kuba, chef de projet OIST pour l’étude sur les ondes cérébrales des pieuvres de 2023 qui travaille maintenant à l’Université de Naples. « Notre ancêtre commun le plus proche ressemblait probablement à un ver plat. » Pourtant, Kuba et son équipe se penchent sur les quelques similitudes pour en savoir plus sur l’évolution des capacités mentales.
Câblage du cerveau d’une pieuvre
Ce n’est pas une tâche facile de lire le cerveau d’une pieuvre. D’une part, les animaux sont presque impossibles à suivre dans la nature. « Les pieuvres sont difficiles à voir, et en plus, elles sont souvent hors de l’eau dans les bassins de marée », a ajouté Maher. « Seuls certains d’entre eux s’habituent aux humains, et de nombreuses espèces sont nocturnes. »
Pour éviter ces complications, de nombreux chercheurs se tournent vers des pieuvres captives pour étudier leur cerveau. Mais même cela peut s’avérer difficile. « Étant donné que les pieuvres ont huit bras ultra-flexibles qui peuvent atteindre n’importe quelle partie de leur corps et ont un corps mou sans crâne pour ancrer l’équipement d’enregistrement, le défi de ce projet était de réaliser un nouvel équipement qui était hors de portée », a déclaré le Dr Anna Di Cosmo, professeur à l’Université de Naples et chercheuse impliquée dans l’étude de 2023.
La portée est importante parce que l’animal enlève ou joue souvent avec l’équipement d’enregistrement. Kuba, Di Cosmo et d’autres ont décidé d’adopter une nouvelle approche en implantant leurs appareils d’enregistrement à l’intérieur le cerveau de la pieuvre, hors de portée.
Une lobotomie de poulpe
« Nous avons développé une nouvelle solution d’ingénierie, capable d’enregistrer des signaux sous l’eau, à l’aide d’enregistreurs de données petits et légers, utilisés à l’origine pour suivre l’activité cérébrale des oiseaux pendant le vol », a ajouté Di Cosmo. Ces bûcherons réutilisés ont été soigneusement placés dans la tête supérieure de trois pieuvres tropicales captives, juste entre leurs yeux. « Les électrodes ont été implantées dans une zone du cerveau de la pieuvre appelée lobe vertical et lobe frontal supérieur médian », a déclaré Di Cosmo, « qui est la zone la plus accessible et considérée comme importante pour contrôler les processus d’apprentissage et de mémoire ».
Les pieuvres ont été anesthésiées pendant leurs interventions chirurgicales. Ils ont passé les 12 heures suivantes à récupérer, surveillés dans leurs bassins, étant les premiers poulpes à être étudiés en temps réel. « Nous les avons également filmés avec une caméra sensible alors qu’ils nageaient, dormaient et exploraient leur environnement », a ajouté Kuba. Bien que les chercheurs n’aient pas demandé aux pieuvres d’effectuer des activités de taquinerie cérébrale au cours des 12 heures d’étude suivantes, ils ont trouvé une activité cérébrale intéressante chez leurs sujets de test.
Lorsque l’équipe a examiné les ondes cérébrales d’une pieuvre pour la première fois, les résultats ont été choquants. Comme l’a expliqué Di Cosmo, ces signatures étaient « des oscillations lentes et durables qui n’ont jamais été décrites auparavant ». Pour autant que nous sachions, ces signatures semblent être uniques aux pieuvres.
Parce que les chercheurs n’ont pas testé les pieuvres lors de leur enregistrement, ils n’ont pas pu lier ces ondes cérébrales uniques à une activité spécifique, laissant cette question à répondre par une future expérience.