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

Lektor: Zsuzsa Viola

Ez egy különös és csodálatos agy,

okot ad arra, hogy azt gondoljuk, létezik alternatív intelligencia

This is a strange and wonderful brain,

ezen a bolygón.

Ez az agy különös testben alakult ki,

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

és további kisebb idegi struktúrákkal rendelkezik

on this planet.

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

testszerte.

Mennyire különbözik az emberi agytól?

one that has the equivalent of small satellite brains

Úgy tűnik nagyon,

distributed throughout that body.

annyira, hogy kollégáim és én csak nehezen tudjuk megérteni,

How different is it from the human brain?

hogyan működik.

Very different, so it seems,

De amit biztosan állíthatok,

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

hogy lenyűgöző dolgokra képes.

how that brain works.

Tehát kié ez az agy?

But what I can tell you for certain

is that this brain is capable of some amazing things.

Tartsanak velem egy kis utazásra az óceán mélyére,

ahol elkezdődött az élet,

So, who does this brain belong to?

és nézzük meg.

Talán már láttak ilyesmit korábban,

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

egy korallzátony mögött vagyunk, ott van ez a kő,

where life began,

and let's have a look.

rengeteg homok, halak úszkálnak a vízben.

You may have seen some of this before,

Aztán hirtelen feltűnik ez a polip,

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

fehérre vált,

tintát lövell az arcomba, és elillan.

a lot of sand, fishes swimming around ...

Visszafelé, lassan:

And all of a sudden this octopus appears,

ez a mintázat először a szem körül,

aztán az egész bőrön alakul ki.

and now it flashes white,

Most pedig nézzük, ahogyan a bőr szerkezete is megváltozik,

inks in my face and jets away.

In slow motion reverse,

you see the ring develop around the eye,

és létrejön ez a szép, 3D-s álca.

and then the pattern develops in the skin.

25 millió kromatofóra, festékanyagot tartalmazó sejt található a bőrükben,

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

to really create this beautiful, 3-D camouflage.

ezek mind kitüremkednek, papilláknak hívjuk őket.

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

Idegsejtek irányítják őket, és azonnali változásra képesek.

Azt állítom, hogy ez a dinamikus álcázás

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

az intelligencia egyik fajtája.

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

A bőr ilyen szintű komplexitása, és ez a gyors, precíz változás

I would argue that dynamic camouflage

tényleg elképesztő.

is a form of "intelligence."

Mire képes ez a bőr?

Gondolkodjunk el, hogy az álcázáson kívül milyen dolgokat

The level of complexity of the skin with fast precision change

is really quite astonishing.

tudnak még csinálni a bőrükkel.

So what can you do with this skin?

Itt egy utánzó polipot látnak, és egy mintázatot,

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

ami hirtelen drámaian megváltozik –

ez jelzés, nem álca.

that they can do with their skin.

Majd visszatér a normál mintázata.

Here you see the mimic octopus and a pattern.

Aztán itt van a tintahal,

All of a sudden, it changes dramatically --

ami egy elhaladó felhőt imitál, ahogy a zsákmányt, egy rákot közelít meg.

that's signaling, not camouflage.

And then it goes back to the normal pattern.

Végül egy rikító tintahal, amely épp álcázza magát,

Then you see the broadclub cuttlefish

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

de rögtön át tud váltani erre az élénk, figyelmeztető színjelzésre.

And finally, you see the flamboyant cuttlefish in camouflage

Ez a kifejezések gyorsan váltakozó skálája,

and it can shift instantly to this bright warning display.

szinte folytonosság

a láthatóság és az álcázás között.

What we have here is a sliding scale of expression,

Ez hatalmas kontrollt igényel.

Nos, tudják,

a continuum, if you will,

az agyak igazán jók a kontrollálásra.

between conspicuousness and camouflage.

Az itt mutatott polip agyának 35 lebenye

And this requires a lot of control.

Well, guess what?

és 80 millió pici sejtje van.

Brains are really good for control.

És habár ez érdekes,

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

az igazán különös, hogy ennek az állatnak a bőre

még ennél is több idegsejtet tartalmaz, főleg a sárgával jelölt részeken.

80 million tiny cells.

And even though that's interesting,

300 millió idegsejt található bőrükben,

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

magában az agyban viszont csak 80 millió,

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

tehát négyszer kevesebb.

Ha belegondolunk,

There are 300 million neurons in the skin

mind a nyolc csápban van egy kis agy,

and only 80 million in the brain itself --

és a gerincvelőnek megfelelő ideg.

four times as many.

Now, if you look at that,

Ez az idegrendszer felépítésének nagyon szokatlan módja.

there's actually one of those little satellite brains

Mire jó ez?

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

Ennek az agynak túl kell járnia más nagy, okos agyak eszén,

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

amelyek próbálják őt megenni,

mint a delfinek, a fókák,

Well, what is that brain good for?

That brain has to outwit other big, smart brains

a barrakudák és a cápák,

sőt még mi emberek is.

that are trying to eat it,

Így a döntéshozatal az egyik, amit ennek az agynak el kell végeznie,

and that includes porpoises and seals

and barracudas and sharks

és nagyon jó munkát végez.

and even us humans.

Ezen a felvételen épp egy polip járkálgat,

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

amikor hirtelen megáll, és létrehozza ezt a tökéletes álcát.

and it does a very good job of it.

Ez tényleg lenyűgöző,

Shown here, you see this octopus perambulating along,

mert amikor ezek az állatok élelem után kutatnak,

and then it suddenly stops and creates that perfect camouflage.

több mint százszor kell álcázásról dönteniük

egy 2-4 órás élelemkutatás során,

And it's really marvelous,

és mindezt naponta kétszer.

because when these animals forage in the wild,

Döntéshozatal.

Azt is kigondolják, hogy hova menjenek, és hogyan térjenek haza.

they have to make over a hundred camouflaging decisions

Ez is döntéshozatal.

in a two-hour forage,

Ez az álcázás tesztelhető,

and they do that twice a day.

So, decision-making.

például a mögöttem látható tintahalon.

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

Kivesszük alóla a terítőt,

helyére egy sakktábla kerül,

So it's a decision-making thing.

és még ezt a különös vizuális információt is felhasználja,

We can test this camouflage,

like that cuttlefish you see behind me,

hogy próbáljon a legjobban igazodni ehhez a mintához.

where we pull the rug out from under it

and give it a checkerboard,

Más kognitív képességek is fontosak.

and it even uses that strange visual information

A kalmárok máshogy okosak.

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

Nagyon összetett, érdekes szexuális életük van.

So other cognitive skills are important, too.

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

Küzdenek, flörtölnek, udvarolnak,

They have an extremely complex, interesting sex life.

kísérgetik és megtévesztik egymást.

Ismerősen hangzik?

They have fighting and flirting and courting and mate-guarding

(Nevetés)

Tényleg lenyűgöző,

hogy ezeknek az állatoknak megvan az az intuitív képességük,

and deception.

hogy így viselkedjenek.

Sound familiar?

Itt egy hím és egy nőstény.

(Laughter)

And it's really quite amazing

A hím bal oldalt más hímekkel küzdött meg,

that these animals have this kind of intuitive ability

hogy párosodjon a nősténnyel,

és épp egy kettős mintázatot vesz fel.

to do these behaviors.

A nőstény felé az udvarlás és szerelem jeleit mutatja,

Here you see a male and a female.

másik oldalán a küzdelmét.

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

Nézzék, ahogy a nőstény helyet vált –

to pair with the female,

and now he's showing a dual pattern.

(Nevetés)

és látjuk, hogy a szerelem és udvarlás mintája milyen könnyedén átkerült

He shows courtship and love on her side,

fighting on the other.

a nőstény felőli oldalra.

Watch him when she shifts places --

Ez az egy időben történő kettős jeladás

(Laughter)

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

váltakozó viselkedésbeli kontextussal

igazán rendkívüli.

to the side of the female.

Nagy agyi teljesítményt igényel.

De úgy is tekinthetünk erre,

So this kind of dual signaling simultaneously

hogy talán van egy 50 millió éves bizonyítékunk a kétarcú hímre.

with a changing behavioral context

is really extraordinary.

(Nevetés)

It takes a lot of brain power.

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

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

Rendben, menjünk tovább.

(Nevetés)

Egy polipra kemény munka vár a korallzátonyon.

(Laughter)

Sok helyre kell mennie, emlékeznie kell, hol van az odúja.

All right, let's move on.

És ezt rendkívül jól csinálják.

(Laughter)

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

Van rövid- és hosszútávú memóriájuk,

három-öt próba után tanulnak meg dolgokat,

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

ez egy jó agy.

A térbeli memóriájuk szokatlanul jó.

And they do this extremely well.

They have short- and long-term memory,

Élelemkutatásukat is megszakítják,

they learn things in three to five trials --

és nyílegyenesen visszaúsznak az odújukba.

it's a good brain.

Mikor az őket figyelő búvárok teljesen eltévednek,

And the spatial memory is unusually good.

ők akkor is visszatalálnak.

They will even end their forage and make a beeline

Tehát ez tényleg kifinomult memóriára vall.

all the way back to their den.

Ami a kognitív képességeket illeti,

The divers watching them are completely lost,

nézzék a tintahal alvás közbeni viselkedését.

but they can get back,

so it's really quite refined memory capability.

Főleg jobb oldalon látható, hogy rángatózik a szeme.

Erről az álombeli gyors szemmozgásról azt hittük,

Now, in terms of cognitive skills,

hogy csak emlősöknél és madaraknál fellelhető.

look at this sleeping behavior in the cuttlefish.

Especially on the right, you see the eye twitching.

Odahelyeztünk egy másik színt,

hogy lássuk a bőr mintázatának változását,

This is rapid eye movement kind of dreaming

és ez sokszor megtörténik.

that we only thought mammals and birds did.

De ez nem normális ébrenléti viselkedés, ez valami teljesen más.

And you see the false color we put in there

to see the skin patterning flashing,

Az álom a memória egyfajta megerősítése,

and this is what's happening a lot.

és valószínűleg a tintahalban is épp ez történik.

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

Well, dreaming is when you have memory consolidation,

A memória másik fajtája, ami igazán szokatlan,

az az epizódszerű memória.

Az emberi agynak négy évig kell fejlődnie ahhoz,

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

Now, another form of memory that's really unusual

hogy emlékezni tudjon arra, mi történt egy bizonyos esemény során,

is episodic-like memory.

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

hol történt, és mikor történt.

A "mikor" rész különösen bonyolult,

to remember what happened during a particular event,

és ezek a gyerekek képesek rá.

where it happened and when it happened.

De tudják, mit?

nemrég rájöttünk,

The "when" part is particularly difficult,

hogy a rafinált tintahalnak is megvan ez a képessége,

múlt nyáron végzett kísérletek során,

and these children can do that.

amikor különböző ételeket mutatunk egy tintahalnak különböző időpontokban,

But guess what?

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

aztán össze kell párosítania azzal, hogy hol volt pontosan,

and in experiments last summer,

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

és mikor látta utoljára.

Aztán élelemkeresés során el kell jutnia az összes ételhez,

they have to match that with where it was exactly

amelyek különböző helyeken vannak elhelyezve.

and when was the last time they saw it.

Bonyolultan hangzik?

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

Annyira bonyolult, hogy alig értettem a kísérletet.

Vagyis ez valóban magas szintű kognitív folyamat.

of each food type in a different place.

Sound complicated?

Most, hogy az agyról és az evolúcióról beszélünk,

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

So this is really high-level cognitive processing.

jobb oldalt láthatják a gerincesek agyfejlődésének útvonalát.

Now, speaking of brains and evolution at the moment,

Mindannyiunknak jó agya van.

Szerintem ezt mindenki elismeri.

De ha a bal oldalra néznek,

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

néhány evolúciós útvonal kivált, és a polip felé vezetett,

and we all have good brains.

I think everyone will acknowledge that.

és mindkét útvonal végén összetett viselkedés

But if you look on the left side,

some of the evolutionary pathway outlined here to the octopus,

és az intelligencia bizonyos formája alakult ki.

A két ág legutóbbi közös őse

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

600 millió évvel ezelőtt létezett,

egy féreg volt, nagyon kevés idegsejttel.

and some form of intelligence.

The last common denominator in these two lines

Nagyon eltérő útvonalak,

de hasonlóan összetett viselkedés!

was 600 million years ago,

Az alapvető kérdés:

and it was a worm with very few neurons,

so very divergent paths

A polip agyi felépítése

but convergence of complicated behavior.

Legapróbb részleteiben is különbözik-e

Here is the fundamental question:

a gerincesekétől?

Még nem tudjuk a választ,

Is the brain structure of an octopus

de ha a válasz igen,

basically different down to the tiniest level

akkor van egy másik evolúciós útvonal,

from the vertebrate line?

amely során intelligencia alakult ki a Földön,

Now, we don't know the answer,

és elképzelhető, hogy a mesterséges intelligencia közösségét

but if it turns out to be yes,

then we have a different evolutionary pathway

érdekelni fogják ezek a mechanizmusok.

to create intelligence on planet Earth,

Beszéljünk kicsit a genetikáról.

and one might think that the artificial intelligence community

Van génállományunk, DNS-ünk.

might be interested in those mechanisms.

A DNS-ről átirat, ún. hírvivő nukleinsav készül, az RNS,

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

aztán az RNS fehérjékre fordítódik, mi így jövünk létre.

We have genomes, we have DNA,

A lábasfejűek ezt máshogy csinálják.

DNA is transcripted into RNA,

Nagy génállományuk van, DNS-ük,

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

a DNS-ről átirat készül, az RNS,

de ekkor valami drámaian más történik.

Well, the cephalopods do it differently.

Ezt az RNS-t csillagászati gyorsasággal szerkesztik,

They have big genomes, they have DNA,

százszor gyorsabban az embereknél vagy más állatoknál.

they transcript it into RNA,

but now something dramatically different happens.

Ez rengeteg fehérjét eredményez.

They edit that RNA at an astronomical weird rate,

Találják ki, hova kerül legtöbbjük!

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

Az idegrendszerbe.

Ez talán nem hagyomásos módja annak,

And it produces scores of proteins.

ahogy egy állat kifejleszti viselkedésbeli rugalmasságát.

And guess where most of them are for?

The nervous system.

Sok még a találgatás, de azért ez ötletek táptalaja.

So perhaps this is an unorthodox way

for an animal to evolve behavioral plasticity.

Szeretném megosztani önökkel egy pillanat erejéig élményeimet,

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

hogyan próbáljuk kollégáim és én képességeinket latba vetve

az effajta információt megszerezni.

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

Búvárkodunk, nem maradhatunk örökké víz alatt,

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

mert nem tudunk lélegezni,

tehát hatékonynak kell lennünk.

to try and get this kind of information.

Az ebbe a világba való teljes szenzoros alámerülés

segít nekünk megértetni, mit csinálnak valójában ezek az állatok,

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

because we can't breathe it,

so we have to be efficient in what we do.

és el kell mondanom, hogy valóban nagyszerű tapasztalat lent lenni,

The total sensory immersion into that world

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

és átélni ezt a kommunikációt

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

polip és búvár között,

amikor tényleg kezdjük megérteni, hogy ez egy gondolkodó, tervező,

to be down there and having this communication

kíváncsi állat.

with an octopus and a diver

Ez az, ami fáradhatatlanul inspirál engem.

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

Térjünk vissza az okosbőrre egy pillanatra.

Itt egy kalamájó és egy álcázási minta.

curious animal.

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

Ráközelítünk, és láthatjuk ezeket a szép pigmenteket és tükröződéseket.

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

A kromatofórák nagyon gyorsan nyílnak és záródnak.

Here's a squid and a camouflage pattern.

Aztán a bőr következő rétegében –

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

egészen érdekes –

a kromatofórák zárva vannak,

There are the chromatophores opening and closing very quickly.

majd egyszer csak előtör ez a mágikus színjáték a bőr felszínén.

And then, in the next layer of skin,

Ezt is idegsejtek irányítják,

it's quite interesting.

tehát a kettő kombinációja,

The chromatophores are closed,

ahogy látható a tintahal bőrének magas felbontású képén,

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

ahol kitűnik ez a szép pigmentális, strukturális színeződés,

This is also neurally controlled,

so it's the combination of the two,

és még ez a fakó elpirulás is, ami olyan szép!

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

where you get this beautiful pigmentary structural coloration

Hogyan vehetjük hasznát ennek az információnak?

Beszéltem a bőrkitüremkedésekről, a papillákról.

and even the faint blushing that is so beautiful.

Itt az óriási ausztrál tintahal.

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

Sima bőre és feltűnő mintázata van.

Öt sorozatképet készítettem egy másodpercnyi különbséggel,

I talked about those skin bumps, the papillae.

nézzék csak, ahogy alakot vált - egy, kettő, három, négy, öt -

Here's the giant Australian cuttlefish.

It's got smooth skin and a conspicuous pattern.

I took five pictures in a row one second apart,

és most már egy hínár vagyok.

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

És most visszafelé nézzük,

hogy lássuk a sima bőr szembetűnő voltát.

Tényleg bámulatos, alakváltó bőr.

and now I'm a seaweed.

And then we can come right back out of it

Itt részletesebben láthatják.

to see the smooth skin and the conspicuousness.

Periszkóp fel,

és már itt is vannak ezek a szép papillák.

So this is really marvelous, morphing skin.

Nézzük meg részletesebben,

láthatjuk, ahogy egyenként kidudorodik a bőr,

You can see it in more detail here.

Periscope up,

és kis rücskök képződnek rajta,

and you've got those beautiful papillae.

egyik papilla a másikon.

And then we look in a little more detail,

Ott minden egyes fajnak

you can see the individual papillae come up,

tucatnyi alakú és méretű kis dudorodása van,

and there are little ridges on there,

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

azért, hogy kifinomult, idegi alapon irányított álcázást hozzanak létre.

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

Mérnök kollégáim a Cornellen figyelték a munkánkat,

of those bumps

to create fine-tuned, neurally controlled camouflage.

és úgy gondolták, néhány ilyet meg tudnak csinálni.

So now, my colleagues at Cornell, engineers,

Mert az iparban és a társadalomban

az ilyen puha alakváltós anyag

tényleg nagyon ritka.

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

Együtt dolgoztak velünk, és elkészítették

a mesterséges kitüremkedések első mintáját puha anyagokon,

Because in industry and society,

this kind of soft materials under control of shape

itt látjuk.

are really very rare.

Különböző formákba tud felfújódni,

And they went ahead, worked with us

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

rányomhatjuk az ujjunkat, hogy lássuk,

nyomással alakíthatóak.

shown here.

Ez egy példája annak, hogyan is működhet.

And you see them blown up into different shapes,

And then you can press your finger on them

Folytatnám az anyagok színével,

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

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

elképzelem a számos alkalmazási területet.

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

Csak nézzék ezeknek a lábasfejűeknél látható

dinamikusan írányított pigmenseknek és visszatükröződéseknek

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

a kaleidoszkópos színeit!

Eleget tudunk működési mechanikájukról,

Just look at this kaleidoscope of color

of dynamically controlled pigments and reflectors

hogy elkezdhessük ezt megvalósítani

that we see in the cephalopods.

nem csak szövetekben,

de talán változtatható kozmetikumokban is.

We know enough about the mechanics of how they work

Ezen felül nemrégiben felfedeztünk

that we can begin to translate this

fényérzékelő molekulákat a polip bőrében,

not only into fabrics

but perhaps even into changeable cosmetics.

ami utat mutathat olyan okosanyagok felé,

And moreover, there's been the recent discovery

amelyek automatikusan érzékelnek és reagálnak.

of light-sensing molecules in the skin of octopus

which may pave the way to, eventually, smart materials

A biotechnológiának és biomimikrinek ez a formája megváltoztathatja,

that sense and respond on their own.

ahogy a világra tekintünk akár a vízen kívül is,

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

Lehet például olyan mesterséges intelligencia,

melynek működése a polip testén elhelyezkedő osztott agyán

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

és viselkedésén alapszik,

Take, for example, artificial intelligence

vagy olyan új divat,

mely a tintahal okosbőrének működési elvét használja fel.

that might be inspired by the body-distributed brain

and behavior of the octopus

or the smart skin of a cuttlefish

Hogyan juthatunk el idáig?

translated into cutting-edge fashion.

Talán csak annyit kell tennünk,

hogy kicsit kiokosodunk arról,

mennyire okosak a lábasfejűek.

Well, how do we get there?

Maybe all we have to do

Köszönöm.

(Taps)

is to begin to be a little bit smarter

about how smart the cephalopods are.

Thank you.

(Applause)