The amazing brains and morphing skin of octopuses and other cephalopods | Roger Hanlon

Übersetzung: Sebastian Schumacher Lektorat: Sonja Maria Neef

This is a strange and wonderful brain,

Das ist ein merkwürdiges und wunderbares Gehirn,

one that gives rise to an idea of a kind of alternative intelligence

das die Idee vor alternativer Intelligenz auf unserem Planet belebt.

on this planet.

This is a brain that is formed in a very strange body,

Dieses Gehirn ist Teil eines seltsamen Körpers

one that has the equivalent of small satellite brains

und es hat viele kleine Nebenhirne

distributed throughout that body.

verteilt im gesamten Körper.

How different is it from the human brain?

Wie stark unterscheidet es sich von dem des Menschen?

Very different, so it seems,

Es unterscheidet sich so stark,

so much so that my colleagues and I are struggling to understand

dass meine Kollegen und ich kaum seine Funktionsweise verstehen.

how that brain works.

But what I can tell you for certain

Aber auf alle Fälle

is that this brain is capable of some amazing things.

schafft dieses Gehirn faszinierende Dinge.

So, who does this brain belong to?

Zu wem gehört es also?

Well, join me for a little bit of diving into the ocean,

Tauchen Sie mit mir in den Ozean,

where life began,

dem Ursprung des Lebens,

and let's have a look.

und lassen Sie es uns herausfinden!

You may have seen some of this before,

Diese Aufnahme ist ganz unscheinbar.

but we're behind a coral reef, and there's this rock out there,

Wir sind hinter einem Korallenriff

mit Felsen, viel Sand, ein paar Fischen ...

a lot of sand, fishes swimming around ...

And all of a sudden this octopus appears,

und plötzlich blitzt der Oktopus weiß auf,

and now it flashes white,

inks in my face and jets away.

spritzt Tinte in mein Gesicht und flieht.

In slow motion reverse,

Beim langsamen Zurückspulen

you see the ring develop around the eye,

erscheint der Augenring,

and then the pattern develops in the skin.

gefolgt von der Hautfärbung

And now watch the 3-D texture of the skin change

und schlussendlich formt sich die Haut

to really create this beautiful, 3-D camouflage.

der Umgebung als 3D-Tarnung an.

So there are 25 million color organs called "chromatophores" in the skin,

In der Haut sind 25 Millionen „Chromatophor“ genannt Farborgane

and all those bumps out there, which we call "papillae,"

und die Ausstülpungen sind „Papillen“ --

and they're all neurally controlled and can change instantaneously.

alle werden neuronal gesteuert und ändern sich sekundenschnell.

I would argue that dynamic camouflage

Meiner Meinung nach ist dynamische Tarnung

is a form of "intelligence."

eine Form von „Intelligenz“.

The level of complexity of the skin with fast precision change

Die Komplexität der Haut

und ihre präzise Wandelbarkeit sind umwerfend.

is really quite astonishing.

So what can you do with this skin?

Was kann diese Haut alles?

Well, let's think a little bit about other things besides camouflage

Von der Tarnung abgesehen

that they can do with their skin.

gibt es viele Möglichkeiten:

Here you see the mimic octopus and a pattern.

Der Mimik-Oktopus ändert sein Muster

All of a sudden, it changes dramatically --

in Sekundenschnelle

that's signaling, not camouflage.

zu Signalzwecken, nicht zur Tarnung.

And then it goes back to the normal pattern.

Und die Änderung wird umgekehrt.

Then you see the broadclub cuttlefish

Dann gibt es auch noch den Breitarm-Sepia,

showing this passing cloud display as it approaches a crab prey.

der Wolkenbänder imitiert und damit vermutlich seine Beute hypnotisiert.

And finally, you see the flamboyant cuttlefish in camouflage

Und schließlich kann der Prachtsepia

and it can shift instantly to this bright warning display.

jeden Moment seine Warnfarben zeigen.

What we have here is a sliding scale of expression,

In diesen Beispielen sehen wir einen kontinuierlichen Übergang

a continuum, if you will,

between conspicuousness and camouflage.

zwischen Signal- und Tarnmechanismen.

And this requires a lot of control.

Das erfordert große Körperbeherrschung.

Well, guess what?

Nun, genau das können Gehirne gut.

Brains are really good for control.

The brain of the octopus shown here has 35 lobes to the brain,

Das Oktopusgehirn hat 35 Lappen

80 million tiny cells.

und 80 Millionen graue Zellen.

And even though that's interesting,

Obgleich dieser interessanten Fakten

what's really odd is that the skin of this animal

ist die Haut das eigentlich Besondere,

has many more neurons, as illustrated here, especially in the yellow.

denn sie ist von Neuronen durchzogen -- hier in Gelb dargestellt.

There are 300 million neurons in the skin

In der Haut sitzen 300 Millionen Neuronen

and only 80 million in the brain itself --

dagegen nur 80 Millionen im Gehirn --

four times as many.

das Vierfache.

Now, if you look at that,

Zu jedem der 8 Arme gehört ein Nebenhirn,

there's actually one of those little satellite brains

and the equivalent of the spinal cord for each of the eight arms.

welches als Rückenmark der Arme fungiert.

This is a very unusual way to construct a nervous system in a body.

Dieses Nervensystem ist sehr ungewöhnlich.

Well, what is that brain good for?

Wozu ist dieses Gehirn gut?

That brain has to outwit other big, smart brains

Es muss die großen Gehirne seiner Fressfeinde überlisten,

that are trying to eat it,

and that includes porpoises and seals

dazu gehören Schweinswale, Robben,

and barracudas and sharks

Barrakudas und Hechte

and even us humans.

und sogar Menschen.

So decision-making is one of the things that this brain has to do,

Das Oktopusgehirn muss entscheiden

and it does a very good job of it.

und ist darin sehr gut.

Shown here, you see this octopus perambulating along,

Hier sehen wir einen umherschwimmenden Oktopus,

and then it suddenly stops and creates that perfect camouflage.

der plötzlich anhält und sich perfekt anpasst.

And it's really marvelous,

Das ist wunderschön,

because when these animals forage in the wild,

denn diese Tiere müssen in freier Wildbahn

they have to make over a hundred camouflaging decisions

auf einem Beutezug von zwei Stunden über hundertmal ihre Tarnung wechseln.

in a two-hour forage,

and they do that twice a day.

Und das ganze zweimal am Tag.

So, decision-making.

Entscheidungsfähigkeit.

They're also figuring out where to go and how to get back home.

Ebenso gehört die Navigation zur Aufgabe.

So it's a decision-making thing.

Wir können die Tarnung testen,

We can test this camouflage,

like that cuttlefish you see behind me,

indem wird einem Tintenfisch

where we pull the rug out from under it

anstelle eines neutralen Untergrunds

and give it a checkerboard,

auf ein Schachbrett setzen.

and it even uses that strange visual information

Selbst bei solch komischen Mustern

and does its best to match the pattern with a little ad-libbing.

versucht er, den Untergrund zu imitieren.

So other cognitive skills are important, too.

Auch andere kognitive Fähigkeiten sind wichtig.

The squids have a different kind of smarts, if you will.

Tintenfische sind auf andere Weise klug.

They have an extremely complex, interesting sex life.

Sie haben ein extrem komplexes, aber auch interessantes Sexleben.

They have fighting and flirting and courting and mate-guarding

Sie kämpfen, flirten, machen den Hof, bekämpfen Konkurrenten

and deception.

und täuschen.

Sound familiar?

Kommt Ihnen das bekannt vor?

(Laughter)

(Lachen)

And it's really quite amazing

Es ist wirklich erstaunlich,

that these animals have this kind of intuitive ability

dass diese Tiere solches Verhalten

to do these behaviors.

intuitiv ausprägen.

Here you see a male and a female.

Hier sind Männchen und Weibchen.

The male, on the left, has been fighting off other males

Das Männchen hat andere Bewerber besiegt

to pair with the female,

und das Weibchen gewonnen.

and now he's showing a dual pattern.

Es hat nun ein geteiltes Muster:

He shows courtship and love on her side,

Werben und Lieben einerseits

fighting on the other.

und Kämpfen andererseits.

Watch him when she shifts places --

Wenn sie die Seiten wechselt

(Laughter)

(Lachen)

and you see that he has fluidly changed the love-courtship pattern

wechselt er schnell das Werbungsmuster

to the side of the female.

auf die Seite des Weibchens.

So this kind of dual signaling simultaneously

Dieses geteilte Muster

with a changing behavioral context

in Abhängigkeit vom Verhaltenskontext

is really extraordinary.

ist außergewöhnlich.

It takes a lot of brain power.

Es erfordert viel Denkleistung.

Now, another way to look at this is that, hmm,

Man könnte das auch

maybe we have 50 million years of evidence for the two-faced male.

als einen 50 Millionen Jahre alten Beweis des männlichen Doppelgesichts ansehen.

(Laughter)

(Lachen)

Lassen wir das mal so stehen.

All right, let's move on.

(Laughter)

(Lachen)

An octopus on a coral reef has a tough job in front it

Ein Oktopus im Korallenriff hat es schwer,

to go to so many places, remember and find its den.

da er sich viel bewegt und dann seine Höhle finden muss.

And they do this extremely well.

Dennoch ist das kein Problem.

They have short- and long-term memory,

Mit Kurz- und Langzeitgedächtnis

they learn things in three to five trials --

lernen sie ab drei bis fünf Versuchen.

it's a good brain.

Es ist ein gutes Gehirn.

And the spatial memory is unusually good.

Das räumliche Gedächtnis ist auch außergewöhnlich gut.

They will even end their forage and make a beeline

Sie finden nach dem Beutezug immer

all the way back to their den.

schnurstracks zur Höhle.

The divers watching them are completely lost,

Die beobachtenden Taucher sind orientierungslos,

but they can get back,

doch die Oktopusse finden mit exzellentem Gedächtnis immer zurück.

so it's really quite refined memory capability.

Now, in terms of cognitive skills,

Die kognitiven Fähigkeiten

look at this sleeping behavior in the cuttlefish.

bemerkt man bei diesem schlafenden Tintenfisch.

Especially on the right, you see the eye twitching.

Besonders auf dem rechten Bild

This is rapid eye movement kind of dreaming

ist heftiges Augenzucken wie beim Träumen zu sehen,

that we only thought mammals and birds did.

was wir nur von Säugetieren und Vögeln kannten.

And you see the false color we put in there

Man erkennt den Farbwechsel der Haut,

to see the skin patterning flashing,

der häufig beim REM-Schlafen auftritt.

and this is what's happening a lot.

But it's not normal awake behaviors; it's all different.

Das Wachverhalten sieht ganz anders aus.

Well, dreaming is when you have memory consolidation,

Beim Träumen wird das Gedächtnis konsolidiert.

and so this is probably what's happening in the cuttlefish.

Das ist vermutlich auch beim Tintenfisch der Fall.

Now, another form of memory that's really unusual

Eine andere unerwartete Gedächtnisform

is episodic-like memory.

ist das episodische Gedächtnis.

This is something that humans need four years of brain development to do

Es ist beim Menschen erst nach vier Jahren ausgebildet

to remember what happened during a particular event,

und beinhaltet bestimmte Ereignisse,

where it happened and when it happened.

deren Orte und Zeitpunkte.

The "when" part is particularly difficult,

Die Zeit ist besonders anspruchsvoll.

and these children can do that.

Kinder können das mit vier Jahren leisten.

But guess what?

Aber aufgepasst:

We find recently that the wily cuttlefish also has this ability,

Der schlaue Tintenfisch kann das auch.

Wir bewiesen das letzten Sommer in einem Experiment,

and in experiments last summer,

when you present a cuttlefish with different foods at different times,

indem wir Tintenfischen zeitabhängig verschiedene Nahrung gaben

they have to match that with where it was exactly

und sie diese Nahrung mit Ort und Zeit verknüpfen mussten.

and when was the last time they saw it.

Then they have to guide their foraging to the rate of replenishment

Sie mussten ihre Beutesuche dann nach der Verfügbarkeit

jeder Nahrungssorte koordinieren.

of each food type in a different place.

Sound complicated?

Klingt kompliziert?

It's so complicated, I hardly understood the experiment.

Ich habe es selbst kaum verstanden.

So this is really high-level cognitive processing.

Das ist schwierige kognitive Aufgabe.

Now, speaking of brains and evolution at the moment,

Wenn wir gerade von Gehirnen und der Evolution sprechen,

you look on the right, there's the pathway of vertebrate brain evolution,

sieht man rechts den Entwicklungspfad der Wirbeltiergehirne.

and we all have good brains.

Wir alle haben gute Gehirne,

I think everyone will acknowledge that.

dem wird jeder zustimmen.

But if you look on the left side,

Doch auf der linken Seite

some of the evolutionary pathway outlined here to the octopus,

hat sich der Pfad zum Oktopus

they have both converged, if you will, to complex behaviors

auch zu einer komplexen sozialen Spezies

und einer Form von Intelligenz entwickelt.

and some form of intelligence.

The last common denominator in these two lines

Unser jüngster gemeinsamer Vorfahre

was 600 million years ago,

lebte vor 600 Millionen Jahren

and it was a worm with very few neurons,

und war ein kleiner Wurm mit wenigen Neuronen.

so very divergent paths

Wir entwickelten uns unterschiedlich,

but convergence of complicated behavior.

haben aber beide nun komplexes Verhalten.

Here is the fundamental question:

Da stellt sich eine fundamentale Frage:

Is the brain structure of an octopus

Unterscheidet sich das Oktopusgehirn

basically different down to the tiniest level

bis in die kleinste Struktur

from the vertebrate line?

von der Wirbeltierlinie?

Now, we don't know the answer,

Wir kennen die Antwort nicht --

but if it turns out to be yes,

sollte sie allerdings „ja“ lauten,

then we have a different evolutionary pathway

gibt es auf diesem Planeten noch einen weiteren Pfad zur Intelligenz,

to create intelligence on planet Earth,

and one might think that the artificial intelligence community

der auch für künstliche Intelligenz

might be interested in those mechanisms.

interessant sein könnte.

Well, let's talk genetics just for a moment.

Sehen wir uns die Genetik an.

We have genomes, we have DNA,

Wir haben ein Genom, die DNA,

DNA is transcripted into RNA,

aus der DNA wird RNA transkribiert,

RNA translates that into a protein, and that's how we come to be.

RNA wird in Proteine übersetzt und so entstehen wir.

Well, the cephalopods do it differently.

Bei den Kopffüßern ist das anders.

They have big genomes, they have DNA,

Sie haben große Genome mit viel DNA,

they transcript it into RNA,

diese wird in RNA transkribiert,

but now something dramatically different happens.

doch nun geschieht etwas ganz anderes.

They edit that RNA at an astronomical weird rate,

Sie verarbeiten ihre RNA enorm schnell --

a hundredfold more than we as humans or other animals do.

hundertmal schneller als Menschen oder andere Tiere --

And it produces scores of proteins.

und produzieren Unmengen an Proteinen.

And guess where most of them are for?

Und wozu dienen sie vor allem?

The nervous system.

Für das Nervensystem.

So perhaps this is an unorthodox way

Das ist vielleicht eine unübliche Methode

for an animal to evolve behavioral plasticity.

zur Ausbildung von Verhaltensplastizität.

This is a lot of conjecture, but it's food for thought.

Das ist jedoch alles nur Vermutung.

Now, I'd like to share with you for a moment

Ich möchte Ihnen meine Erfahrungen

my experience, and using my smarts and that of my colleagues,

und die Einblicke meiner Kollegen

to try and get this kind of information.

beim Erforschen dieser Tiere näherbringen.

We're diving, we can't stay underwater forever

Beim Tauchen ist unsere Zeit begrenzt

because we can't breathe it,

so we have to be efficient in what we do.

und daher müssen wir effizient vorgehen.

The total sensory immersion into that world

Das Einfühlen in die Unterwasserwelt

is what helps us understand what these animals are really doing,

hilft unserem Verständnis dieser Tiere.

and I have to tell you that it's really an amazing experience

Es ist eine fantastische Erfahrung,

to be down there and having this communication

Unterwasser eine Kommunikation

with an octopus and a diver

zwischen Oktopus und Taucher aufzubauen.

when you really begin to understand that this is a thinking, cogitating,

Dann erst sieht man das Tier als denkendes

und neugieriges Lebewesen an.

curious animal.

And this is the kind of thing that really inspires me endlessly.

Das inspiriert mich unendlich.

Let's go back to that smart skin for a few moments.

Blicken wir zur intelligenten Haut zurück.

Here's a squid and a camouflage pattern.

Hier sehen sie einen Tintenfisch mit Tarnmuster.

We zoom down and we see there's beautiful pigments and reflectors.

In Nahaufnahme sehen wir die Pigmente und Reflektoren.

There are the chromatophores opening and closing very quickly.

Das sind sich schnell öffnende und schließende Chromatophore.

And then, in the next layer of skin,

Die nächste Hautschicht

it's quite interesting.

ist sehr interessant.

The chromatophores are closed,

Die Chromatophore sind geschlossen

and you see this magical iridescence just come out of the skin.

und das magische Irisieren erscheint.

This is also neurally controlled,

Sie ist auch neuronal gesteuert

so it's the combination of the two,

und so verursachen Pigmente und Irisieren gemeinsam die Hautfärbung

as seen here in the high-resolution skin of the cuttlefish,

where you get this beautiful pigmentary structural coloration

des hier gezeigten Tintenfisches --

and even the faint blushing that is so beautiful.

ebenso sein zauberhaftes, blasses Erröten.

Well, how can we make use of some of this information?

Wie können wir diese Erkenntnisse nutzen?

I talked about those skin bumps, the papillae.

Ich erwähnte die Papillen.

Here's the giant Australian cuttlefish.

Hier ist ein riesiger Tintenfisch aus Australien.

It's got smooth skin and a conspicuous pattern.

Er hat eine glatte Haut und ein auffälliges Muster.

I took five pictures in a row one second apart,

Ich habe eine Serie von fünf Bildern mit einer Sekunde Abstand aufgenommen.

and just watch this animal morph -- one, two, three, four, five --

Sehen Sie sich die Gestaltwandlung an: eins, zwei, drei, vier, fünf --

und nun ist er eine Alge.

and now I'm a seaweed.

And then we can come right back out of it

In der Retrospektive

to see the smooth skin and the conspicuousness.

sind Glätte und Auffälligkeit wieder da.

So this is really marvelous, morphing skin.

Das ist herrliche, wandelbare Haut.

You can see it in more detail here.

Hier sehen Sie es im Detail.

Periscope up,

Jetzt fährt er seine Papillen aus.

and you've got those beautiful papillae.

And then we look in a little more detail,

Noch näher erkennt man die einzelnen Papillen.

you can see the individual papillae come up,

and there are little ridges on there,

Auch darauf sind weitere Falten

so it's a papilla on papilla and so forth.

und somit sitzen die Papillen aufeinander.

Every individual species out there has more than a dozen shapes and sizes

Jede einzelne Spezies hat Papillen in dutzend Formen und Größen

of those bumps

to create fine-tuned, neurally controlled camouflage.

zur Erzeugung einer präzisen, neuronal gesteuerten Tarnung.

So now, my colleagues at Cornell, engineers,

Meine Ingenieurskollegen an der Cornell-Universität

watched our work and said, "We think we can make some of those."

verfolgten unsere Arbeit und meinten: „Wir können das herstellen.“

Because in industry and society,

In der Industrie

this kind of soft materials under control of shape

sind leichte, formgesteuerte Materialien

are really very rare.

extrem selten.

And they went ahead, worked with us

Also arbeiteten wir gemeinsam

and made the first samples of artificial papillae, soft materials,

und konstruierten künstliche Papillen --

shown here.

hier gezeigt.

And you see them blown up into different shapes,

Sie nehmen verschiedene Formen an,

And then you can press your finger on them

sind aber dennoch etwas biegsam.

to see that they're a little bit malleable as they are.

And so this is an example of how that might work.

Diese Prototypen sind eine Anwendung.

Well, I want to segue from this into the color of fabrics,

Doch auch das Färben von Stoffen

and I imagine that could have a lot of applications as well.

könnte von unseren Einsichten profitieren.

Just look at this kaleidoscope of color

Sehen Sie dieses Kaleidoskop an Farben

of dynamically controlled pigments and reflectors

aus dynamisch gesteuerten Pigmenten und Reflektoren

that we see in the cephalopods.

in der Haut von Kopffüßern.

We know enough about the mechanics of how they work

Unser Wissen um den Mechanismus genügt,

that we can begin to translate this

um solche Fertigkeiten

not only into fabrics

nicht nur in Tüchern,

but perhaps even into changeable cosmetics.

sondern auch in wandelbaren Kosmetika einzusetzen.

And moreover, there's been the recent discovery

Zusätzlich wurden kürzlich lichtempfindliche Moleküle

of light-sensing molecules in the skin of octopus

in der Oktopushaut gefunden,

which may pave the way to, eventually, smart materials

was einen Weg zu intelligentem Material,

that sense and respond on their own.

das spüren und reagieren kann, eröffnet.

Well, this form of biotechnology, or biomimicry, if you will,

Diese Form der Biotechnologie oder Biomimikry

could change the way we look at the world even above water.

ändert auch unseren Blick auf die Welt.

Take, for example, artificial intelligence

Zu Beispiel könnte künstliche Intelligenz

that might be inspired by the body-distributed brain

das im Körper verteilte Gehirn nutzten

and behavior of the octopus

und die Farbfähigkeiten

or the smart skin of a cuttlefish

oder die intelligente Haut der Tintenfische

translated into cutting-edge fashion.

um ihren Weg in die innovative Mode zu finden.

Well, how do we get there?

Wie erreichen wir das?

Maybe all we have to do

Vielleich können wir alle

is to begin to be a little bit smarter

ein wenig intelligenter

about how smart the cephalopods are.

über die Intelligenz von Kopffüßern urteilen.

Thank you.

Danke.

(Applause)

(Applaus)