Como a segmentação do sistema nervoso dos polvos explica a destreza

Polvos costumam guardar os seus segredos - mas investigadores acabam de descobrir um dos mecanismos que sustenta a destreza extraordinária desses animais quase alienígenas.

Parte desse controlo refinado, braço a braço, parece vir da forma como o circuito do sistema nervoso responsável pelo movimento é organizado em segmentos. O achado, feito por uma equipa da Universidade de Chicago, ajuda a decifrar o modo peculiar como os cefalópodes se orientam no mundo e ainda pode inspirar projetos futuros de robôs flexíveis.

"Se você vai ter um sistema nervoso a controlar um movimento tão dinâmico, essa é uma boa forma de o estruturar", afirma o neurobiólogo Clifton Ragsdale. "Achamos que é uma característica que evoluiu especificamente em cefalópodes de corpo mole com ventosas para executar esses movimentos tipo verme."

O que torna o sistema nervoso do polvo tão incomum

Entre os sistemas nervosos do planeta, o do polvo está entre os mais fora do comum. Ao contrário do que acontece noutros animais inteligentes, ele é altamente distribuído: uma fatia considerável dos cerca de 500 milhões de neurônios fica espalhada pelos oito braços. Na prática, há mais neurônios nos braços do que na cabeça do polvo.

Os braços conseguem tomar decisões por conta própria e, mesmo quando são amputados, podem continuar a responder a estímulos. Cada braço apresenta mais graus de liberdade do que é possível enumerar, e qualquer uma das suas centenas de ventosas - capazes de "provar" a química do ambiente - consegue alterar a própria forma de maneira independente.

Segmentação do cordão nervoso axial e controlo das ventosas

Nos braços do polvo, os neurônios concentram-se ao longo de um cordão nervoso axial que serpenteia por toda a extensão do membro, com nós posicionados em torno de cada ventosa. É uma organização densa e especializada, e uma equipa liderada pela neurocientista Cassady Olsen decidiu examiná-la de perto para entender melhor como funciona.

Ao observar no microscópio cortes longitudinais do braço do polvo-californiano de duas manchas (Octopus bimaculoides), os cientistas encontraram algo que nunca tinham visto. Ao longo do cordão nervoso axial, as células neuronais aparecem compactadas em segmentos, separados por intervalos chamados septos, ricos em tecido conjuntivo - por onde saem nervos e veias para se ligarem a músculos próximos.

Ao acompanhar essas ligações, os investigadores perceberam que nervos vindos de vários segmentos se conectam a regiões musculares diferentes - o que sugere que os segmentos atuam em conjunto para comandar os músculos com um nível elevadíssimo de precisão.

Eles também observaram que os nervos das ventosas fazem conexões através dos septos, formando uma espécie de mapa espacial nervoso das ventosas. Isso, por sua vez, permite o controlo fino e individual de cada uma delas, à medida que o polvo as usa para sentir o ambiente por meio de um toque com paladar.

"Pensando nisso do ponto de vista de modelagem, a melhor maneira de montar um sistema de controlo para um braço muito longo e flexível seria dividi-lo em segmentos", diz Olson. "Tem de existir algum tipo de comunicação entre os segmentos, e dá para imaginar que isso ajudaria a suavizar os movimentos."

Comparação com lulas e implicações evolutivas

O passo seguinte foi tentar ligar a segmentação do cordão nervoso axial à sua função, procurando uma arquitetura parecida noutro grupo de cefalópodes: as lulas.

Esses animais separaram-se dos polvos há cerca de 270 milhões de anos, e o arranjo dos seus apêndices é um pouco diferente. As lulas também têm oito braços com ventosas, mas contam ainda com dois tentáculos sem ventosas ao longo da haste, com ventosas concentradas nas clavas na extremidade.

Além disso, lulas e polvos usam os membros de modos distintos: polvos recorrem a eles para explorar, deslocar-se sobre o fundo do mar e manipular objetos; lulas, por sua vez, empregam-nos em mar aberto para agarrar e manter as presas.

Os autores descobriram que a arquitetura do cordão nervoso axial na lula-costeira de barbatana longa (Doryteuthis pealeii) difere bastante da observada nos polvos. E mais: não houve segmentação nas hastes dos tentáculos sem ventosas - mas a segmentação nervosa apareceu nas clavas com ventosas.

O resultado indica que um sistema nervoso segmentado está associado ao controlo de apêndices com ventosas e é essencial para um comando fino e destro. Provavelmente, as lulas não precisam de tantos segmentos porque não usam as ventosas para explorar o ambiente da forma que os polvos usam.

"Organismos com esses apêndices carregados de ventosas e movimentos tipo verme precisam do tipo certo de sistema nervoso", diz Ragsdale. "Cefalópodes diferentes chegaram a uma estrutura segmentar, cujos detalhes variam conforme as exigências dos seus ambientes e as pressões de centenas de milhões de anos de evolução."

O estudo foi publicado na revista Comunicações da Natureza.