科学家们刚刚发现了章鱼是如何使用它们的手臂的

章鱼不仅灵活，它们还具有惊人的策略。一项新的研究揭示了它们的八只手臂是如何以惊人的精度协调的：前臂用于探索，后臂用于运动，每只手臂都能以独特的方式扭曲、弯曲、缩短和拉长。研究人员在多个栖息地观察到近7000种变形，捕捉到从伪装技巧到复杂的狩猎技巧的行为。这一发现不仅揭开了章鱼生物学的秘密，还可能激发机器人和神经科学领域的新创新。

　　

章鱼是神经系统最复杂的无脊椎动物之一，以其非凡的灵活性而闻名。它们的八只手臂使它们能够捕捉隐藏的猎物，交流，探索，甚至在不同的栖息地交配。

尽管章鱼的手臂是自然界中最灵活的结构之一，但它们的全范围运动很少在野外被研究——尤其是在一系列水下栖息地。

佛罗里达大西洋大学查尔斯·e·施密特科学学院与马萨诸塞州伍兹霍尔海洋生物实验室的研究人员合作进行了一项新研究，全面研究了野生章鱼在自然栖息地是如何使用它们的手臂的。通过分析不同环境中的手臂运动，这是第一个将手臂运动与复杂的真实世界环境中的整个动物行为联系起来的研究。

本周发表在《科学报告》（Scientific Reports）上的研究结果显示，每只手臂都能完成所有类型的动作；然而，有一个明确的手臂划分模式：前臂主要使用运动来帮助探索，而后臂主要使用运动来支持运动。

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此外，章鱼表现出了非凡的灵活性——单臂可以同时进行多个手臂运动，不同的手臂运动可以在几个手臂上协调进行，显示出它们复杂的运动控制能力。

“在野外观察它们，我们看到章鱼使用不同的手臂动作组合——有时只用一只手臂来抓食物，有时多只手臂一起工作，比如爬行或发动降落伞攻击——这是它们用来捕捉猎物的一种狩猎技术，”切尔西·o·本尼斯博士说，他是FAU海洋实验室的主要作者和研究员，查尔斯·e·施密特科学学院。

研究人员从25个视频记录中量化了近4000个手臂动作，这些视频记录了在六个不同的浅水栖息地观察到的三种野生章鱼——五个位于加勒比海，一个在西班牙。他们在15种行为中确定了12种不同的手臂动作，每种动作都涉及四种基本手臂变形中的一种或多种：缩短（手臂长度减少）、拉长（手臂长度增加）、弯曲（手臂弯曲）和扭转（扭曲）。

本尼斯说：“当章鱼在开阔的环境中移动时，它们会熟练地使用多条手臂来躲避捕食者，比如移动岩石的把戏，或者看起来像漂浮的海藻。”“除了觅食和移动之外，它们手臂的力量和灵活性对于筑巢、抵御捕食者以及在交配期间与竞争对手竞争至关重要。”这些多才多艺的能力使章鱼能够在各种各样的栖息地茁壮成长。”

在近7000个观察到的手臂变形中，所有四种类型——弯曲、拉长、缩短和扭转——都出现在每只手臂上。然而，每只手臂的不同区域——近端（最靠近身体）、内侧（中段）和远端（尖端）——被发现专门针对特定类型的手臂变形，反映了复杂的功能专业化水平；弯曲主要发生在尖端附近，而拉长则更频繁地发生在靠近身体的地方。

“我坚信，你必须进入自然世界，尤其是感官世界，无论你研究什么动物，”罗杰·汉隆博士说，他是伍兹霍尔海洋生物实验室的合著者和资深科学家。“野外工作非常艰苦，要获得有效的自然行为需要很大的运气。”

在这项研究中，六种章鱼的栖息地从光滑的沙质海底到高度复杂的珊瑚礁环境各不相同。

本尼斯说：“了解这些自然行为不仅加深了我们对章鱼生物学的了解，而且还为神经科学、动物行为甚至受这些非凡生物启发的软机器人等领域开辟了令人兴奋的新途径。”

该研究的共同作者是海洋生物学家肯德拉·c·布瑞什；詹妮弗·h·格罗斯曼；一名本科生和泰拉·d·莫拉诺，他们都在伍兹霍尔的海洋生物实验室工作。

这项研究得到了肖利基金会、本-维尼斯特家族基金会和美国海军研究办公室的部分支持。