How Do Cuttlefish Hide? Scientists Search for the Secret to Camouflage.

One afternoon in late August, Tessa Montague, a postdoc in neuroscience at Columbia University, stood in a windowless lab at the Zuckerman Institute several floors below street level peering at a dwarf cuttlefish, an octopus relative about the size of a human palm. The cuttlefish swam in a saltwater tank scattered with fake algae and rocks, its skirtlike fins fluttering, as dark and light bands rippled along its body like shifting shadows. For a moment, the undulating bands stopped moving across its skin. “We don’t know what they mean or why they do it,” Dr. Montague said, as the bands began rippling again. “But they’re kind of amazing.” Around her, more than 100 similar tanks, housing over 200 dwarf cuttlefish, filled the room with the hum of water pumps and the smell of brine.

In one tank, a cuttlefish had darkened to conceal itself amid a clump of fake algae. In another, the resident had white spots running down its body. A third cuttlefish had turned its skin pale as it hovered near the top of its tank, as if waiting for a meal.

Coleoid cephalopods, the group that encompasses cuttlefish, octopus and squid, have mystified scientists for centuries. Endowed with large brains that evolved entirely independently of vertebrates’, they can solve problems, form memories and engage in social behavior. Aristotle, who observed cuttlefish in a bay on the Greek island of Lesbos, called them “the most cunning” of soft-bodied animals.

Some cephalopods, including cuttlefish, can camouflage themselves with stunning precision, changing the pattern, color and texture of their skin to match coral reefs and sandy seabeds. Scientists have long wanted to understand the neural basis for that otherworldly transformation. How does the cuttlefish — which studies suggest is colorblind — take in the visual world and project it on its skin in as little as a second? “It’s showing you its perception of the world,” Dr. Montague said. “No other animal can show you what it sees or tell you what it sees except a human.” Dr. Montague and her colleagues have taken a significant step toward being able to understand the phenomenon.

In September they announced that they had created the first transgenic cuttlefish by successfully inserting foreign genes into its DNA, which were passed on to subsequent generations. Their goal is to engineer a cuttlefish whose neurons flash each time they’re active, allowing researchers to map how camouflage is generated in the brain. “If we can look inside the brain during camouflage,” Dr. Montague said, “we can see how the brain is representing the visual world.” ‘Like grabbing a cloud’ Cuttlefish change color by manipulating millions of pigment cells, called chromatophores, which act like color pixels in a television display. Each chromatophore holds a single pigment, and the cells are arranged in layers: yellow or orange on top, red in the middle, and brown or black at the bottom.

Tiny muscles, controlled by motor neurons, cause the chromatophore to expand or shrink, displaying more or less pigment. The layering of pigment cells produces additional hues, and the animal has other specialized cells that can create iridescence, or shimmer. Some species can produce a wider range of colors and patterns than others, helping them to evade predators, hunt and communicate.

The flamboyant cuttlefish, a species native to the waters of the Indo-Pacific, can produce a kaleidoscope of vibrant red, yellow and purple on its skin. The cuttlefish’s ability to match its environment occurs so quickly that it seems like a reflex, said Cliff Ragsdale, a neurobiologist at the University of Chicago. Yet it’s so complex and variable that it suggests a higher level of cognitive processing — “like, for us, the production of languages,” he said. “There are so many puzzles to it.” To camouflage, a cuttlefish must first take in the scene, select an appropriate pattern and then enlist hundreds of thousands of chromatophores to produce it.

Past studies suggest that ...

في إحدى بعد الظهر في أواخر أغسطس، كانت تيسا مونتجويف، باحثة مشاركة في علم الأعصاب بجامعة كولومبيا، واقفة في مختبر بدون نوافذ في معهد زوكرمان عدة طوابق تحت مستوى الشارع، تنظر إلى سمكة قرن نابضة، وهي كائن مرتبط بحبار البحر بحجم كف الإنسان. كانت سمكة القرن تسبح في خزان مياه مالحة مبعثر بأعشاب بحرية مصطنعة وصخور، وكانت شرائطها المشابكة تتلاطم كأشكال من الظلال المتحركة. لحظة، توقفت الحزم المتلاطمة عن الحركة على جلدها. “نحن لا نعرف ماذا تعني أو لماذا يفعلون ذلك,” قالت الدكتورة مونتجويف، بينما بدأت الحزم تتلاطم مرة أخرى. “لكنها مدهشة.” من حولها، أكثر من 100 خزانًا مشابهًا، يستضيفون أكثر من 200 سمكة قرن نابضة، امتلأت الغرفة بصوت مضخات المياه والرائحة الملحية. في أحد الخزانات، تغيرت لون سمكة القرن إلى اللون الداكن للاختباء في مجموعة من الأعشاب البحرية المصطنعة. في آخر، كانت السكانة تظهر بيضاء على طول جسدها. سمكة قرن ثالثة غيرت لون جلدها إلى اللون الفاتح بينما كانت تطفو في الأعلى من خزانها، كأنها تنتظر وجبة. السمك السميكيات، المجموعة التي تشمل سمكة القرن والحبار والحبار، لقد أدهشت العلماء لقرون. مزودة بدماغ كبير ظهر تمامًا بشكل مستقل عن الفقريات، يمكنها حل المشكلات وتكوين الذاكرة والسلوك الاجتماعي. أرسطو، الذي رأى سمكة القرن في خليج على جزيرة ليزبوس اليونانية، وصفها بأنها “الأكث ذكاءً” من بين الحيوانات ذات الجسم اللين. بعض السمك السميكيات، بما في ذلك سمكة القرن، يمكنها التخفي بدقة مذهلة، تغيير نمط ولون ونوعية جلدها لتتناسب مع شعاب المرجان والقعر البحري الرملي. العلماء دائمًا أرادوا فهم الأساس العصبي لهذا التحول الخارق. كيف يتم لسمكة القرن — الذي تشير الدراسات إلى أنه ألوانه — أن يلتقط العالم البصري ويعرضه على جلده في غضون ثانية واحدة؟ “إنها تعرض لك بصيرتها للعالم,” قالت الدكتورة مونتجويف. “لا يمكن لأي حيوان آخر أن يعرض لك ما يراه أو يخبرك ما يراه باستثناء البشر.” الدكتورة مونتجويف وزملاؤها اتخذوا خطوة هامة نحو فهم الظاهرة. في سبتمبر أعلنت أنها أنشأت أول سمكة قرن مُحوّلة عبر إدخال جينات أجنبية بنجاح في حمضها النووي، والتي انتقلت إلى الأجيال اللاحقة. هدفهم هو تصميم سمكة قرن تومض فيها نيروناتها كلما نشطت، مما يتيح للباحثين رسم خريطة كيف يتم إنشاء التخفي في الدماغ. “إذا استطعنا النظر داخل الدماغ أثناء التخفي,” قالت الدكتورة مونتجويف، “يمكننا رؤية كيف يمثل الدماغ العالم البصري.”

“مثل التقاط سحابة”

تغيرت ألوان سمكة القرن من خلال التلاعب بملايين الخلايا اللونية، المعروفة باسم الكروماتوفور، والتي تعمل مثل بكسلات اللون في شاشة التلفزيون. يحتوي كل كروماتوفور على لون واحد، وتنظم الخلايا في طبقات: اللون الأصفر أو البرتقالي في الأعلى، الأحمر في المنتصف، واللون البني أو الأسود في الأسفل. العضلات الصغيرة، التي تتحكم فيها العصون الحركية، تجعل الكروماتوفور يتوسع أو يتقلص، مما يعرض المزيد أو أقل من اللون. تكوين طبقات الخلايا اللونية ينتج ألوان إضافية، ولديها خلايا متخصصة أخرى يمكنها إنشاء التوهج أو الوميض. بعض الأنواع يمكنها إنتاج نطاق أوسع من الألوان والأنماط من غيرها، مما يساعدها على تجنب الصيادين والصيد والتواصل. سمكة القرن المُتمايزة، نوع أصلي من مياه المحيط الهادئ، يمكنها إنتاج كaleidoscope من الألوان الحمراء والصفراء والبنفسجية النابضة بالحياة على جلدها. القدرة على مطابقة البيئة تحدث بسرعة تبدو مثل رد فعل، قال كليف راجسديل، عالم أعصاب في جامعة شيكاغو. ومع ذلك، فهو معقد ومتغير لدرجة أنه يشير إلى معالجة إدراكية أعلى — “مثل، بالنسبة لنا، إنتاج اللغات,” قال. “هناك الكثير من الألغاز في ذلك.” للتخفي، يجب على سمكة القرن أولاً أن يلتقط المشهد، ويختار نمطًا مناسبًا ثم يجند مئات الآلاف من الكروماتوفور لإنتاجه. الدراسات السابقة تشير إلى...

আগস্টের শেষের একটি বিকালে, টেসা মন্টগুয়ে, কলাম্বিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ে নিউরোসায়েন্সে পোস্টডক্টর্যাল ছাত্রী, জ়ুকারম্যান ইনস্টিটিউটে স্ট্রিটের স্তরের নিচে কয়েকটি মালা নিচে একটি বিনা ঝরংকার ল্যাবে দাঁড়িয়ে ছিলেন, একটি গর্ম কাটলফিশ দেখছিলেন, যা একটি অক্টোপাসের সম্পর্কিত, আকার মানব হাতের কলাপর্যন্ত। কাটলফিশ একটি লবণাক্ত জলের ট্যাঙ্কে তাল দিয়েছিল, যেখানে নকলীয়া আল্গি এবং পাথর ছড়িয়ে দেওয়া হয়েছিল, এর চেস্টার ফিনগুলো হেলিয়ে চলেছিল, যেখানে অন্ধকার এবং আলোকীয় ব্যান্ডগুলি তার শরীরের দিকে ঢেউয়ে ঢেউয়ে যাচ্ছিল যেন পরিবর্তীয় ছায়া। এক মুহূর্তের জন্য, তরংগিত ব্যান্ডগুলি তার ত্বকে চলাচল করা বন্ধ করে দিল। “আমরা জানি না যে এগুলি কী মানে বা কেন তারা এটি করেন,” ডা. মন্টগুয়ে বলেছিলেন, যখন ব্যান্ডগুলি আবার তরংগিত হয়ে ওঠে। “কিন্তু তারা বাস্তবে আশ্চর্যজনক।” তার চারপাশে, 100টিরও বেশি অনুরূপ ট্যাঙ্ক, যাদের মধ্যে 200টিরও বেশি গর্ম কাটলফিশ বাস করছিল, পুরো কক্ষকে পানির পম্পের স্বর এবং সমুদ্রের গন্ধ দিয়ে পূরিত করছিল। একটি ট্যাঙ্কে, একটি কাটলফিশ নকলীয়া আল্গির গুচ্ছে লুকাতে নিজেকে গভীর করে নিয়েছিল। আরেকটিতে, বাসিন্দাটি তার শরীরের দিকে সাদা দাগ দেখা দিচ্ছিল। তৃতীয় কাটলফিশ তার ট্যাঙ্কের শীর্ষে থাকাকালীন তার ত্বককে সাদা করে দিয়েছিল, যেন তিনি খাবার অপেক্ষা করছেন। কোলোইড সেপিয়োড, যা কাটলফিশ, অক্টোপাস এবং স্কুইড ধরে, বৈজ্ঞানিকদের সদিয়র্য ধরে রয়েছে। বড় মস্তিষ্ক দিয়ে যুক্ত, যা পূর্ণরূপে স্বাধীনভাবে উদ্ভব করেছে, তারা সমস্যা সমাধান করতে পারে, স্মৃতি গঠন করতে পারে এবং সামাজিক আচরণ করতে পারে। আরিস্টোটেল, যিনি লেসবোসের একটি খারে বন্দরে কাটলফিশ পর্যবেক্ষণ করেছিলেন, তিনি তাদের “সবচেয়ে চতুর” বলেছিলেন। কিছু সেপিয়োড, যার মধ্যে কাটলফিশ অন্তর্ভুক্ত, নিজেদেরকে আশ্চর্যজনক পরিসরে লুকাতে পারে, তাদের ত্বকের প্যাটার্ন, রং এবং টেক্সচার পরিবর্তন করে যাতে তা মেলাতে পারে স্বাধীন রিফ এবং রেতির সমুদ্র তল। বৈজ্ঞানিকরা সবসময় এই অদ্ভুত রূপান্তরটির নিউরাল ভিত্তি বুঝতে চেয়েছিল। কাটলফিশ — যার অধ্যয়ন বলে যে তিনি রং অন্ধ — কীভাবে দৃশ্য বিশ্ব ধরে এবং এক সেকেন্ডের মধ্যে তা তার ত্বকে প্রক্ষেপণ করে? “এটি আপনাকে তার প্রতিদর্শন দেখাচ্ছে,” ডা. মন্টগুয়ে বলেছিলেন। “কোনো অন্য প্রাণী আপনাকে দেখাতে পারে বা আপনাকে বলতে পারে যে তিনি কী দেখেন, যেমন একজন মানুষ।” ডা. মন্টগুয়ে এবং তার সহযোগীরা এই ঘটনাটি বুঝতে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ নিয়েছেন। সেপ্টেম্বরে তিনি ঘোষণা করেছিলেন যে তিনি প্রথম ট্রাংসজেনিক কাটলফিশ তৈরি করেছেন যাতে তার DNA-এ সফলভাবে বিদেশি জিন যুক্ত করা হয়েছে, যা পরবর্তী প্রজন্মে উত্তরাধিকার সূত্রে যায়। তাদের লক্ষ্য হল এমন একটি কাটলফিশ ডিজাইন করা যার নিউরনগুলি প্রতিটি সময় সক্রিয় হওয়ার সাথে জ্বলে ওঠে, যা গবেষকদেরকে মস্তিষ্কে কীভাবে আচ্ছাদন তৈরি হয় তা ম্যাপ করতে সাহায্য করে। “যদি আমরা আচ্ছাদনের সময় মস্তিষ্কের ভেতরে তাকাতে পারি,” ডা. মন্টগুয়ে বলেছিলেন, “আমরা দেখতে পারি কিভাবে মস্তিষ্ক দৃশ্য বিশ্বকে উপস্থাপন করে।”

“একটি মেঘ ধরার মতো”

কাটলফিশ রং বদলায় যখন তিনি মিলিয়নগুলি রঙের কোষ ম্যানিপুলেট করেন, যাদের নাম ক্রোমাটোফোর, যে টেলিভিশন ডিসপ্লেতে রঙের পিক্সেলের মতো কাজ করে। প্রতিটি ক্রোমাটোফোর একটি একক রং ধরে, এবং কোষগুলি স্তরে স্তরে ব্যবস্থাপনা করা হয়: উপরে পিউরা বা অরেঞ্জ, মাঝখানে লাল, এবং নিচে বাদামী বা কালো। ছোট পেশী, যা মোটর নিউরন দ্বারা নিয়ন্ত্রণ করা হয়, ক্রোমাটোফোরকে বিস্তৃত বা সংকোচিত করে, বেশি বা কম রং প্রদর্শন করে। রঙের কোষগুলির স্তরগুলি অতিরিক্ত রং উৎপাদন করে, এবং প্রাণীর অন্যান্য বিশেষজ্ঞ কোষ যা iridescence বা চমক তৈরি করতে পারে। কিছু প্রজাতি অন্যদের চেয়ে বেশি রং এবং প্যাটার্ন উৎপাদন করতে পারে, যা তাদের শিকার করতে, শিকার করতে এবং যোগাযোগ করতে সাহায্য করে। ফ্ল্যাম্বয়ান্ট কাটলফিশ, যা ইন্ডো-প্রশান্ত মহাসাগরের পানির একটি স্থানীয় প্রজাতি, তার ত্বকে লাল, হলুদ এবং বেগুনী রংয়ের একটি ক্যালাইডোস্কোপ উৎপাদন করতে পারে। কাটলফিশের পরিবেশের সাথে মিলান করার ক্ষমতা এত দ্রুত ঘটে যে তা একটি প্রতিক্রিয়া মনে হয়, চেয়ারিফ র্যাগসডেল, চিকিয়ে ও নিউরোবায়োলজিস্ট, চিকাগোর বিশ্ববিদ্যালয় বলেছিলেন। তবে এটি এত জটিল এবং পরিবর্তীয় যে এটি একটি উচ্চ স্তরের স্বজ্ঞান প্রক্রিয়ার ইঙ্গিত দেয় — “যেমন, আমাদের জন্য, ভাষার উৎপাদন,” তিনি বলেছিলেন। “এতে অনেক গুলিয়ে আছে।” আচ্ছাদনের জন্য, একটি কাটলফিশ প্রথমে দৃশ্যটি ধরতে হবে, একটি উপযুক্ত প্যাটার্ন নির্বাচন করতে হবে এবং তারপর ক্রোমাটোফোরের লক্ষ শত হাজার নিয়োগ করতে হবে। আগের অধ্যয়নগুলি বলে...

Una tarde a finales de agosto, Tessa Montague, una postdoc en neurociencia en la Universidad de Columbia, se encontraba en un laboratorio sin ventanas en el Instituto Zuckerman varios pisos por debajo del nivel de la calle, observando un sepia enano, un pariente de los pulpos del tamaño de la palma de una mano humana. El sepia nadaba en una pecera de agua salada salpicada de algas falsas y rocas, con sus aletas en forma de falda ondeando, mientras bandas oscuras y claras ondulaban a lo largo de su cuerpo como sombras cambiantes. Por un momento, las bandas ondulantes dejaron de moverse por su piel. “No sabemos qué significan o por qué lo hacen”, dijo la Dra. Montague, mientras las bandas comenzaban a ondear de nuevo. “Pero son realmente increíbles.” A su alrededor, más de 100 peceras similares, que albergaban a más de 200 sepia enanos, llenaban la habitación con el zumbido de las bombas de agua y el olor a salmuera. En una pecera, un sepia se había oscurecido para ocultarse entre un manojo de algas falsas. En otra, el habitante tenía manchas blancas corriendo por su cuerpo. Un tercer sepia había puesto su piel pálida mientras flotaba cerca de la parte superior de su pecera, como si estuviera esperando una comida. Los cefalópodos coleoides, el grupo que incluye a los sepia, pulpos y calamares, han desconcertado a los científicos durante siglos. Dotados de grandes cerebros que evolucionaron completamente independientemente de los vertebrados, pueden resolver problemas, formar memorias y participar en comportamientos sociales. Aristóteles, quien observó sepia en una bahía de la isla griega de Lesbos, los llamó “los más astutos” de los animales sin corazón. Algunos cefalópodos, incluidos los sepia, pueden camuflarse con una precisión impresionante, cambiando el patrón, color y textura de su piel para adaptarse a arrecifes de coral y fondos marinos arenosos. Los científicos siempre han querido entender la base neural de esa transformación sobrenatural. ¿Cómo logra el sepia —que estudios sugieren es daltónico— percibir el mundo visual y proyectarlo en su piel en tan solo un segundo? “Está mostrándote su percepción del mundo”, dijo la Dra. Montague. “Ningún otro animal puede mostrarte lo que ve o contarte lo que ve, excepto un humano.” La Dra. Montague y sus colegas han dado un paso significativo hacia poder entender el fenómeno. En septiembre anunciaron que habían creado el primer sepia transgénico al insertar con éxito genes externos en su ADN, los cuales se transmitieron a generaciones posteriores. Su objetivo es ingenierizar un sepia cuyas neuronas brillen cada vez que estén activas, permitiendo a los investigadores mapear cómo se genera el camuflaje en el cerebro. “Si podemos mirar dentro del cerebro durante el camuflaje”, dijo la Dra. Montague, “podemos ver cómo el cerebro representa el mundo visual.”

“Como agarrar una nube”

Los sepia cambian de color manipulando millones de células pigmentarias, llamadas cromatóforos, que actúan como píxeles de color en una pantalla de televisión. Cada cromatóforo contiene un solo pigmento, y las células están dispuestas en capas: amarillo o naranja en la parte superior, rojo en el medio y marrón o negro en la parte inferior. Pequeños músculos, controlados por neuronas motoras, hacen que el cromatóforo se expanda o contraiga, mostrando más o menos pigmento. La superposición de células pigmentarias produce colores adicionales, y el animal tiene otras células especializadas que pueden crear iridiscencia o brillo. Algunas especies pueden producir una gama más amplia de colores y patrones que otras, ayudándoles a evadir depredadores, cazar y comunicarse. El sepia flamboyante, una especie nativa de las aguas del Pacífico Indo, puede producir un caleidoscopio de colores vivos rojos, amarillos y púrpura en su piel. La capacidad del sepia para adaptarse a su entorno ocurre tan rápido que parece un reflejo, dijo Cliff Ragsdale, un neurobiólogo en la Universidad de Chicago. Sin embargo, es tan complejo y variable que sugiere un procesamiento cognitivo de mayor nivel —“como, para nosotros, la producción de lenguajes”, dijo. “Hay tantos rompecabezas en ello.” Para camuflarse, un sepia debe primero percibir la escena, seleccionar un patrón apropiado y luego reclutar cientos de miles de cromatóforos para producirlo. Estudios anteriores sugieren...

Un après-midi en fin août, Tessa Montague, une postdoctorante en neurosciences à l’Université de Columbia, se tenait dans un laboratoire sans fenêtres à l’Institut Zuckerman, plusieurs étages sous le niveau de la rue, observant un poulpe nain, un parent des poulpes de la taille de la paume d’une main humaine. Le poulpe nageait dans un réservoir d’eau salée parsemé d’algues factices et de rochers, ses nageoires en forme de jupe flottant, tandis que des bandes sombres et claires ondulaient le long de son corps comme des ombres changeantes. Un moment, les bandes ondulantes s’arrêtèrent de bouger sur sa peau. “Nous ne savons pas ce qu’elles signifient ou pourquoi ils le font,” a déclaré la Dre Montague, tandis que les bandes recommençaient à onduler. “Mais ils sont vraiment étonnants.” Autour d’elle, plus de 100 réservoirs similaires, abritant plus de 200 poulpes nains, remplissaient la pièce du bourdonnement des pompes à eau et de l’odeur de saumure. Dans un réservoir, un poulpe s’était assombri pour se cacher au milieu d’un tas d’algues factices. Dans un autre, le résident affichait des taches blanches le long de son corps. Un troisième poulpe avait pâli sa peau en flottant près du haut de son réservoir, comme s’il attendait un repas. Les céphalopodes coleoïdes, le groupe qui englobe les poulpes, les poulpes et les poulpes, ont étonné les scientifiques pendant des siècles. Dotés de grands cerveaux qui ont évolué entièrement indépendamment des vertébrés, ils peuvent résoudre des problèmes, former des souvenirs et participer à des comportements sociaux. Aristote, qui a observé des poulpes dans une baie de l’île grecque de Lesbos, les a appelés “les plus rusés” des animaux à corps mou. Certains céphalopodes, y compris les poulpes, peuvent se camoufler avec une précision époustouflante, changeant le motif, la couleur et la texture de leur peau pour correspondre aux récifs coralliens et aux fonds marins sablonneux. Les scientifiques ont toujours voulu comprendre la base neuronale de cette transformation surnaturelle. Comment le poulpe — les études suggèrent qu’il est daltonien — perçoit-il le monde visuel et le projette-t-il sur sa peau en moins d’une seconde ? “Il vous montre sa perception du monde,” a déclaré la Dre Montague. “Aucun autre animal ne peut vous montrer ce qu’il voit ou vous dire ce qu’il voit, sauf un humain.” La Dre Montague et ses collègues ont fait une avancée significative vers la possibilité de comprendre le phénomène. En septembre, ils ont annoncé avoir créé le premier poulpe transgénique en insérant avec succès des gènes étrangers dans son ADN, qui ont été transmis aux générations suivantes. Leur objectif est d’ingénierie un poulpe dont les neurones clignotent à chaque fois qu’ils sont actifs, permettant aux chercheurs de cartographier la façon dont le camouflage est généré dans le cerveau. “Si nous pouvons regarder à l’intérieur du cerveau pendant le camouflage,” a déclaré la Dre Montague, “nous pouvons voir comment le cerveau représente le monde visuel.”

“Comme attraper un nuage”

Les poulpes changent de couleur en manipulant des millions de cellules pigmentaires, appelées chromatophores, qui agissent comme des pixels de couleur dans un écran de télévision. Chaque chromatophore contient un seul pigment, et les cellules sont disposées en couches : jaune ou orange en surface, rouge au milieu, et brun ou noir en dessous. De petits muscles, contrôlés par des neurones moteurs, provoquent l’expansion ou la contraction du chromatophore, affichant plus ou moins de pigment. Le superposage des cellules pigmentaires produit des couleurs supplémentaires, et l’animal possède d’autres cellules spécialisées pouvant créer de l’iridescence ou de l’éclat. Certaines espèces peuvent produire une gamme plus large de couleurs et de motifs que d’autres, les aidant à échapper aux prédateurs, à chasser et à communiquer. Le poulpe flamboyant, une espèce native des eaux de l’Indo-Pacifique, peut produire un kaléidoscope de couleurs vives rouges, jaunes et violets sur sa peau. La capacité du poulpe à correspondre à son environnement se produit si rapidement qu’elle semble être un réflexe, a déclaré Cliff Ragsdale, un neurobiologiste à l’Université de Chicago. Pourtant, il est si complexe et variable qu’il suggère un traitement cognitif de niveau supérieur — “comme, pour nous, la production des langues,” a-t-il déclaré. “Il y a tellement de puzzles dans celui-ci.” Pour se camoufler, un poulpe doit d’abord percevoir la scène, sélectionner un motif approprié et ensuite recruter des centaines de milliers de chromatophores pour le produire. Les études précédentes suggèrent...

अगस्त के अंत में एक दिन, कोलंबिया विश्वविद्यालय में न्यूरोसाइंस में पीएचडी छात्रा टेसा मोंटग्यू ने ज़ूकरमैन इंस्टीट्यूट में स्थित एक बिना खिड़की वाले प्रयोगशाला में खड़ी होकर, जो सड़क के स्तर से कई मंज़िल नीचे थी, एक गर्म कट्टलफ़िश की ओर देख रही थीं, जो एक आकार में एक मानव हथेली के बराबर एक ऑक्टोपस का संबंध था। कट्टलफ़िश ने एक नमकीन पानी के टैंक में तैरकर, जिसमें नकली एल्गी और पत्थर बिखेले थे, अपने स्कर्ट जैसे फ़िन को हिलाते हुए, अपने शरीर पर अंधेरे और हल्के बैंड की लहराते हुए, जैसे बदलते सायहाएँ। एक क्षण के लिए, इन तरंगातुल्य बैंड का चलना रुक गया। डॉ. मोंटग्यू ने कहा, “हम नहीं जानते कि इनका अर्थ क्या है या फिर वे ऐसा क्यों करते हैं,” जबकि बैंड फिर से लहराने लगे। “लेकिन वे काफी आश्चर्यजनक हैं।” उसके चारों ओर, 100 से अधिक ऐसे टैंक, जिनमें 200 से अधिक गर्म कट्टलफ़िश रहते थे, पूरे कमरे को पानी के पंप की गूंज और सैफ़्ट की गंध से भर देता था। एक टैंक में, एक कट्टलफ़िश ने आपस के एल्गी के ढेर में छिपने के लिए अपने रंग को गहरा कर लिया। दूसरे टैंक में, निवासी के शरीर पर सफ़ेद धब्बे दिखाई देते थे। तीसरे कट्टलफ़िश ने अपने टॉप पर उतरने के लिए अपने शरीर को हल्का कर दिया, जैसे वह खाने का इंतज़ार कर रहा हो। कोलोइड सेपिया, जिसमें कट्टलफ़िश, ऑक्टोपस और स्क्विड शामिल हैं, ने वैज्ञानिकों को सदियों से गूढ़ रहस्यों को छिपाया है। जो बड़े दिमाग वाले हैं जो पूरी तरह से वर्टीब्रेट्स के स्वतंत्र रूप से विकसित हुए हैं, वे समस्याओं को हल कर सकते हैं, स्मृति बटाने औं सामाजिक व्यवहार कर सकते हैं। अरिस्टॉटल ने, जिन्होंने लेसबोस के एक खारे समुद्र तट पर कट्टलफ़िश को देखा था, उन्हें “सॉफ्ट-बॉडीड एनीमल्स के सबसे चतुर” कहा। कुछ सेपिया, जिनमें कट्टलफ़िश शामिल हैं, अपने आप को बहुत सटीकता से छिपा सकते हैं, अपने त्वचा के पैटर्न, रंग और बनावट को बदलकर कोरल रीफ़ और रेतीले समुद्र तल के साथ मिलान कर। वैज्ञानिकों ने हमेशा इस अद्भुत रूपांतरण के न्यूरल आधार को समझने की कोशिश की है। कट्टलफ़िश — जिसके अध्ययन से पता चलता है कि वह रंग-अंधा है — दृश्य विश्व को कैसे लेता है और एक सेकंड में उसे अपनी त्वचा पर प्रक्षेपित करता है? “यह आपको दिखा रहा है उसकी दुनिया के प्रतिबिंब को,” डॉ. मोंटग्यू ने कहा। “इसके अलावा कोई अन्य जानवर आपको दिखा सकता है या बता सकता है कि वह क्या देख रहा है, सिवाय एक मानव के।” डॉ. मोंटग्यू और उनकी सहयोगियों ने इस घटना को समझने की ओर एक महत्वपूर्ण कदम उठाया है। सितंबर में उन्होंने घोषणा की कि उन्होंने पहले ट्रांस्जेनिक कट्टलफ़िश बनाया है, जिसमें विदेशी जीन को उसके DNA में सफलतापूर्वक सम्मिलित करने की प्रक्रिया हुई थी, जो आगे की पीढ़ियों तक पारित हो गई। उनका लक्ष्य एक ऐसे कट्टलफ़िश को विकसित करना है जिसकी न्यूरॉन प्रत्येक बार जब सक्रिय हों तो चमकें, जिससे शोधकर्ता कट्टलफ़िश के मस्तिष्क में कैसे बनता है छिपाने का मैप बना सकें। “यदि हम छिपाने के दौरान मस्तिष्क के भीतर देख सकते हैं,” डॉ. मोंटग्यू ने कहा, “तो हम यह देख सकते हैं कि मस्तिष्क दृश्य विश्व को कैसे प्रस्तुत करता है।”

“जैसे किसी बादल को पकड़ना”

कट्टलफ़िश रंग बदलकर अपने शरीर पर मिलियन्स रंग सेलुलर, जिन्हें क्रोमैटोफ़ोर कहा जाता है, जो टेलीविज़न डिस्प्ले में रंग के पिक्सेल की तरह काम करते हैं। प्रत्येक क्रोमैटोफ़ोर में एकल रंग होता है, और सेल्स तीन परतों में व्यवस्थित हैं: ऊपर पीला या नारंगी, बीच में लाल और नीचे में भूरा या काला। छोटे से मांसपेशियों, जो मोटर न्यूरॉन द्वारा नियंत्रित हैं, क्रोमैटोफ़ोर को बढ़ाने या सिकुड़ाने के लिए कारण बनते हैं, अधिक या कम रंग दिखाते हुए। रंग सेलुलर की परतदार व्यवस्था अतिरिक्त रंग उत्पन्न करती है, और जानवर के पास अन्य विशेषज्ञ सेल्स हैं जो iridescence या चमक उत्पन्न कर सकते हैं। कुछ प्रजातियाँ दूसरों की तुलना में अधिक रंगों और पैटर्न क manufacturing कर सकती हैं, जिससे वे शिकारियों से बच सकें, शिकार कर सकें और संवाद कर सकें। Flamboyant cuttlefish, जो इंडो-प्रशांतीय समुद्री क्षेत्रों में मूल रूप से पाया जाता है, अपने शरीर पर रंगीन रंगों के कैलीडोस्कोप का उत्पादन कर सकता है। कट्टलफ़िश की पर्यावरण के साथ मिलान करने की क्षमता इतनी तेज़ है कि यह एक रिफ्लेक्स जैसा लगता है, चेरिफ़ रैग्सडेल, चिकैत्स और न्यूरोबायोलॉजर, यूनिवर्सिटी ऑफ़ चिकैगो ने कहा। हालाँकि, यह इतना जटिल और चर विविध है कि इसे एक उच्च स्तर के सॉफ्टवेयर प्रोसेसिंग का सुझाव देता है — “जैसे हमारे लिए, भाषा का निर्माण”, उन्होंने कहा। “इसमें बहुत सारे पहेलियाँ हैं।” छिपाने के लिए, एक कट्टलफ़िश को पहले दृश्य को समझना चाहिए, एक उपयुक्त पैटर्न चुनना चाहिए और फिर सैकड़ों हजार क्रोमैटोफ़ोर को इसे उत्पादन करने के लिए भर्ती करना चाहिए। पिछले अध्ययन सुझाव देते हैं...

Numa tarde no final de agosto, Tessa Montague, uma pós-doutoranda em neurociência na Universidade de Columbia, estava em um laboratório sem janelas no Instituto Zuckerman, alguns andares abaixo do nível da rua, observando um lula anão, um parente do polvo do tamanho da palma de uma mão humana. O lula nadava em uma tanque de água salgada salpicado de algas falsas e rochedos, suas nadadeiras em forma de saia flutuando, enquanto bandas escuras e claras ondulavam ao longo de seu corpo como sombras cambiantes. Por um momento, as bandas ondulantes pararam de se mover sobre sua pele. “Não sabemos o que elas significam ou por que eles fazem isso,” disse a Dra.

Montague, enquanto as bandas começavam a ondular de novo. “Mas elas são realmente incríveis.” Ao redor dela, mais de 100.

一个八月的下午，哥伦比亚大学神经科学博士后蒂萨·蒙加维(Tessa Montague)站在祖克曼研究所一间没有窗户的实验室里，身处街道下方几层楼处，凝视着一只矮小的切身鱼，这是一种与章鱼相近、大小约为成人手掌的软体动物。切身鱼游泳在一个散放着人造海草和岩石的盐水 tank 中，它的裙状鳍在轻轻扇动，身体上出现了一波波明暗交替的带状图案，如同 shifting shadows。片刻之间，这些波动的条纹停止了移动。蒙加维博士说：“我们不知道它们代表什么意思或为什么这样做。”随后条纹又开始波动起来。“但它们真的很惊人。”在她周围，100多个类似的 tank 装着200多只矮小的切身鱼，整个房间充满了水泵的嗡嗡声和盐水的味道。有一个 tank 中，一只切身鱼变暗以融入人造海草丛。另一个 tank 中，居住的切身鱼身上有白色斑点。第三个 tank 中的切身鱼在 tank 顶部附近漂浮时，皮肤变得苍白，仿佛在等待食物。被称为 Coleoid cephalopods 的动物群——包括切身鱼、章鱼和乌贼——已经让科学家们费思忧虑了几个世纪。它们拥有庞大的大脑，这些大脑完全独立于脊椎动物进化而来，能够解决问题、形成记忆并参与社会行为。亚里斯多德曾在希腊莱斯博斯岛的一个海湾中观察过切身鱼，称它们为“最狡诈”的软体动物。一些 cephalopods，包括切身鱼，能够以惊人的精确度进行伪装，改变皮肤的图案、颜色和质地，以匹配珊瑚礁和沙质海床。科学家们一直渴望理解这种非凡的转变背后的神经基础。切身鱼——研究表明它是色盲的——是如何感知视觉世界并在短短一秒内将其投影到皮肤上的？蒙加维博士说：“它正在向你展示它的世界感知。”“除了人类之外，没有其他动物能向你展示它所看到的事物或告诉你它所看到的事物。”蒙加维博士及其同事们取得了重要进展。在9月份，他们宣布成功创建了第一只转基因切身鱼，将外源基因插入其 DNA 中，并传给后代。他们的目标是培育一种切身鱼，其神经元每次活跃时都会闪烁，从而帮助研究人员绘制伪装在大脑中的生成过程。蒙加维博士说：“如果我们能在伪装过程中观察大脑内部，就能看到大脑如何表示视觉世界。”

“就像抓住一朵云”

切身鱼通过操纵数百万个色素细胞——称为 chromatophores——来改变颜色，这些细胞就像电视显示屏中的颜色像素。每个 chromatophore 含有单一的色素，细胞按层排列：黄色或橙色在上层，红色在中间，棕色或黑色在下层。由 motor neurons 控制的微小肌肉使 chromatophore 扩张或收缩，从而显示更多或更少的色素。色素细胞的层叠产生了额外的色调，动物还有其他专门的细胞可以产生 iridescence 或 shimmer 效果。有些物种能产生比其他物种更广泛的颜色和图案，有助于躲避捕食者、狩猎和交流。Flamboyant cuttlefish 是一种原产于印度太平洋水域的物种，能在皮肤上产生丰富多彩的红色、黄色和紫色图案。University of Chicago 的神经生物学家克利夫·拉格斯代尔(Cliff Ragsdale)说，切身鱼匹配环境的能力如此之快，以至于看起来像是一种反射。然而它如此复杂且多变，以至于暗示了更高级别的认知处理——“就像对我们来说，语言的产生一样”，他说。“其中有太多的谜题。”为了伪装，切身鱼必须首先感知场景，选择合适的图案，然后动员数十万个 chromatophores 来生成它。过去的研究表明...