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

Vertaald door: Rik Delaet Nagekeken door: Axel Saffran

This is a strange and wonderful brain,

Dit is een vreemd en wonderlijk brein,

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

een dat aanleiding geeft tot een idee van alternatieve intelligentie

on this planet.

op deze planeet.

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

Dit brein is gevormd in een heel vreemd lichaam,

one that has the equivalent of small satellite brains

een met het equivalent van kleine satellietbreinen

distributed throughout that body.

verspreid doorheen dat lichaam.

How different is it from the human brain?

Hoe anders is het dan het menselijk brein?

Very different, so it seems,

Heel anders, zo lijkt het,

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

zozeer dat mijn collega's en ik moeite hebben om te begrijpen

how that brain works.

hoe dat brein werkt.

But what I can tell you for certain

Maar ik kan jullie wel verzekeren

is that this brain is capable of some amazing things.

dat dit brein in staat is tot fantastische dingen.

So, who does this brain belong to?

Van wie is dan dit brein?

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

Duik samen met mij even in de oceaan,

where life began,

waar het leven begon,

and let's have a look.

en laten we eens een kijkje nemen.

You may have seen some of this before,

Je hebt dit misschien al eens gezien,

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

maar we zitten achter een koraalrif, er is deze steen,

a lot of sand, fishes swimming around ...

een hoop zand, wat rond zwemmende vissen...

And all of a sudden this octopus appears,

Ineens is er deze octopus,

and now it flashes white,

hij licht op,

spuit inkt in mijn gezicht en gaat ervandoor.

inks in my face and jets away.

In slow motion reverse,

Even in slow motion achteruit,

you see the ring develop around the eye,

zie je die ring ontstaan rond de ogen,

and then the pattern develops in the skin.

waarna het patroon zich voortzet in de huid.

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

Kijk hoe de 3D-structuur van de huid verandert

to really create this beautiful, 3-D camouflage.

tot een prachtige 3D-camouflage.

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

In de huid zitten 25 miljoen kleurorganen die we ‘chromatoforen’ noemen

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

en al die knobbels noemen we papillen.

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

Ze worden allemaal neuraal gecontroleerd en kunnen op slag veranderen.

I would argue that dynamic camouflage

Ik durf beweren dat dynamische camouflage

is a form of "intelligence."

een vorm van ‘intelligentie’ is.

The level of complexity of the skin with fast precision change

Het niveau van complexiteit van huid met snelle, precieze verandering

is really quite astonishing.

is echt heel verbazingwekkend.

So what can you do with this skin?

Wat kan je doen met zo’n huid?

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

Even denken aan wat ze, behalve camouflage,

that they can do with their skin.

nog kunnen doen met hun huid.

Here you see the mimic octopus and a pattern.

Hier zie je de ‘na-aap octopus’ en een patroon.

All of a sudden, it changes dramatically --

Plots verandert hij drastisch --

that's signaling, not camouflage.

dat is seintaal, geen camouflage.

And then it goes back to the normal pattern.

Dan gaat hij terug naar het normale patroon.

Then you see the broadclub cuttlefish

Dan zie je een zeekat

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

met een vertoning van een passerende wolk bij het naderen van een krabprooi.

And finally, you see the flamboyant cuttlefish in camouflage

Tenslotte zie je deze flamboyante zeekat in camouflage.

and it can shift instantly to this bright warning display.

Ze kan op slag omschakelen naar deze heldere waarschuwingskleuren.

What we have here is a sliding scale of expression,

Wat we hier zien is een glijdende schaal van expressie,

a continuum, if you will,

een continuüm, als je wil,

between conspicuousness and camouflage.

tussen opvallendheid en camouflage.

And this requires a lot of control.

Dit vraagt veel controle.

Well, guess what?

Wat denk je?

Brains are really good for control.

Breinen zijn echt goed voor controle.

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

Het brein van de octopus hier heeft 35 lobben,

80 million tiny cells.

80 miljoen kleine cellen.

And even though that's interesting,

En ook al is dat interessant,

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

wat echt vreemd is, is dat de huid van dit dier

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

veel meer neuronen heeft zoals hier, vooral in het geel, is weergegeven.

There are 300 million neurons in the skin

Er zitten 300 miljoen neuronen in de huid

and only 80 million in the brain itself --

en slechts 80 miljoen in het brein zelf --

four times as many.

vier keer zoveel.

Now, if you look at that,

Als je ernaar kijkt,

there's actually one of those little satellite brains

zie je zo’n klein satellietbrein

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

en het equivalent van het ruggenmerg in elk van de acht armen:

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

een zeer ongebruikelijke constructie van een zenuwstelsel in een lichaam.

Well, what is that brain good for?

Waar is dat brein goed voor?

That brain has to outwit other big, smart brains

Dat brein moet andere grote, slimme breinen te slim af zijn,

that are trying to eat it,

die het proberen op te eten.

and that includes porpoises and seals

Dat omvat bruinvissen, zeehonden

and barracudas and sharks

barracuda's, haaien

and even us humans.

en zelfs wij, mensen.

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

Dus is besluitvorming een van de dingen die dit brein moet doen,

and it does a very good job of it.

en het doet dat zeer goed.

Shown here, you see this octopus perambulating along,

Hier zie je deze octopus langswandelen,

and then it suddenly stops and creates that perfect camouflage.

plots stopt hij en creëert hij een perfecte camouflage.

And it's really marvelous,

Echt prachtig,

because when these animals forage in the wild,

want als deze dieren in het wild foerageren,

they have to make over a hundred camouflaging decisions

moeten ze meer dan honderd camouflagebeslissingen nemen

tijdens de twee uur durende voedertijd

in a two-hour forage,

and they do that twice a day.

en dat twee keer per dag.

So, decision-making.

Besluitvorming dus.

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

Ook hoe ergens naartoe te gaan en terug thuis te geraken.

So it's a decision-making thing.

Ook weer besluitvorming.

We kunnen deze camouflage testen,

We can test this camouflage,

like that cuttlefish you see behind me,

zoals met die zeekat hierachter.

where we pull the rug out from under it

We trekken het kleed eronder weg

and give it a checkerboard,

en geven ze een dambord.

and it even uses that strange visual information

Ze gebruikt zelfs die rare visuele informatie

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

en doet haar best om het patroon met wat improvisatie na te bootsen.

So other cognitive skills are important, too.

Andere cognitieve vaardigheden zijn dus ook belangrijk.

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

Inktvissen hebben, zeg maar, een ander soort slimheid.

They have an extremely complex, interesting sex life.

Ze hebben een uiterst complex, interessant seksleven.

They have fighting and flirting and courting and mate-guarding

Ze vechten, flirten, maken het hof,

bewaken de partner en bedriegen.

and deception.

Sound familiar?

Klinkt bekend?

(Laughter)

(Gelach)

And it's really quite amazing

Het is echt heel verbazingwekkend

that these animals have this kind of intuitive ability

dat deze dieren de intuïtieve aanleg vertonen

to do these behaviors.

voor dit soort gedrag.

Here you see a male and a female.

Hier een mannetje en een vrouwtje.

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

Het mannetje links weert andere mannetjes af

to pair with the female,

om te paren met het vrouwtje

and now he's showing a dual pattern.

en vertoont een dubbel patroon.

He shows courtship and love on her side,

Hij toont aan haar kant hofmakerij en liefde

fighting on the other.

en vechten aan de andere kant.

Watch him when she shifts places --

Let op hem als hij van plaats verandert --

(Laughter)

(Gelach)

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

en je ziet dat hij vloeiend het liefde-verkeringspatroon

to the side of the female.

naar de kant van het vrouwtje verschuift.

So this kind of dual signaling simultaneously

Deze gelijktijdige dubbele signalering

with a changing behavioral context

in een veranderende gedragscontext

is really extraordinary.

is echt buitengewoon.

It takes a lot of brain power.

Het vergt een pak breinvermogen.

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

Een andere manier om ernaar te kijken is dat we, hmm,

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

al zo'n 50 miljoen jaar bewijs hebben voor de man met twee gezichten.

(Laughter)

(Gelach)

All right, let's move on.

Oké, we gaan verder.

(Laughter)

(Gelach)

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

Voor een octopus op een koraalrif is het een harde dobber

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

om zo veel plaatsen af te lopen, te onthouden en zijn hol terug te vinden.

And they do this extremely well.

Dat doen ze zeer goed.

They have short- and long-term memory,

met hun korte- en lange-termijngeheugen,

they learn things in three to five trials --

leren ze dingen in drie tot vijf pogingen --

it's a good brain.

't is een een goed brein.

And the spatial memory is unusually good.

Ook het ruimtelijk geheugen is buitengewoon goed.

They will even end their forage and make a beeline

Vanuit hun voederplaatsen vinden ze de rechte weg

all the way back to their den.

helemaal terug naar hun hol.

The divers watching them are completely lost,

Duikers die hen gadeslaan, raken de weg kwijt,

but they can get back,

maar zij niet,

so it's really quite refined memory capability.

dus hebben ze echt een heel verfijnd geheugen.

Now, in terms of cognitive skills,

Hun cognitieve vaardigheden:

look at this sleeping behavior in the cuttlefish.

bekijk dit slaapgedrag van een zeekat eens.

Especially on the right, you see the eye twitching.

Vooral aan de rechterkant zie je het oog bewegen.

This is rapid eye movement kind of dreaming

Dit is een soort dromen met snelle oogbewegingen

waarvan we dachten dat alleen zoogdieren en vogels het deden.

that we only thought mammals and birds did.

And you see the false color we put in there

Je ziet de valse kleuren die we aanbrachten

to see the skin patterning flashing,

om de huidpatronen te zien knipperen.

and this is what's happening a lot.

Dit komt veel voor.

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

Maar het is geen normaal wakend gedrag; het is helemaal anders.

Well, dreaming is when you have memory consolidation,

Dromen dient voor geheugenconsolidatie,

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

en dus dit is waarschijnlijk wat er bij de zeekat gebeurt.

Now, another form of memory that's really unusual

Een andere ongebruikelijke vorm van geheugen is

is episodic-like memory.

het episodisch-achtige geheugen.

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

Mensen moeten vier jaar breinontwikkeling doormaken

to remember what happened during a particular event,

om zich een bepaalde gebeurtenis te kunnen herinneren,

where it happened and when it happened.

waar het gebeurde en wanneer het gebeurde.

The "when" part is particularly difficult,

Het ‘wanneer’ deel is bijzonder moeilijk,

and these children can do that.

en deze kinderen kunnen dat.

But guess what?

Maar raad eens?

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

We vonden onlangs dat de sluwe zeekat dat ook kan.

and in experiments last summer,

Bij experimenten afgelopen zomer,

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

boden we een zeekat verschillende voedingsmiddelen aan

op verschillende tijdstippen.

they have to match that with where it was exactly

Ze moesten onthouden waar het precies was

and when was the last time they saw it.

en wanneer ze het de laatste keer zagen.

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

Dan moeten ze hun foerageren aanpassen aan de snelheid van aanvullen

of each food type in a different place.

van elk type voedsel op een andere plaats.

Sound complicated?

Klinkt ingewikkeld?

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

Het is zo ingewikkeld dat ik het experiment nauwelijks begreep.

So this is really high-level cognitive processing.

Dit is dus een echt hoog niveau van cognitieve verwerking.

Now, speaking of brains and evolution at the moment,

Nu we het toch hebben over brein en evolutie,

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

zie je rechts het evolutietraject van het brein bij gewervelden.

and we all have good brains.

We hebben allemaal goede hersens.

I think everyone will acknowledge that.

Dat zal iedereen wel erkennen.

But if you look on the left side,

Maar aan de linkerkant

some of the evolutionary pathway outlined here to the octopus,

zie je het evolutietraject voor de octopus.

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

Beiden convergeerden, als je wil, naar complexe gedragingen

and some form of intelligence.

en een vorm van intelligentie.

The last common denominator in these two lines

De laatste gemeenschappelijke voorouder in deze twee lijnen

was 600 million years ago,

leefde zo’n 600 miljoen jaar geleden,

and it was a worm with very few neurons,

en was een worm met zeer weinig neuronen.

so very divergent paths

Zeer uiteenlopende wegen dus,

but convergence of complicated behavior.

maar convergentie naar gecompliceerd gedrag.

Here is the fundamental question:

Hier komt de fundamentele vraag:

Is the brain structure of an octopus

verschilt de structuur van een octopusbrein

basically different down to the tiniest level

tot op het kleinste niveau wezenlijk

from the vertebrate line?

van dat van gewervelden?

Now, we don't know the answer,

We weten het niet,

but if it turns out to be yes,

maar als het zo blijkt te zijn,

then we have a different evolutionary pathway

dan hebben we een ander evolutiepad

to create intelligence on planet Earth,

naar intelligentie op de planeet Aarde.

and one might think that the artificial intelligence community

Het is denkbaar

dat wie bezig is met kunstmatige intelligentie

might be interested in those mechanisms.

wellicht interesse heeft voor die mechanismen.

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

Laten we het nog even hebben over genetica.

We have genomes, we have DNA,

Je hebt het genoom, DNA,

DNA is transcripted into RNA,

DNA wordt getranscribeerd naar RNA,

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

RNA vertaalt dat in een eiwit en zo komen we tot stand.

Well, the cephalopods do it differently.

Nou doen de koppotigen het anders.

They have big genomes, they have DNA,

Zij hebben grote genomen, DNA,

they transcript it into RNA,

DNA wordt getranscribeerd naar RNA,

but now something dramatically different happens.

maar nu gebeurt er iets dramatisch anders.

They edit that RNA at an astronomical weird rate,

Ze bewerken dat RNA op een rare astronomisch grote schaal,

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

honderdmaal meer dan wij mensen of andere dieren dat doen.

And it produces scores of proteins.

En dat produceert hopen eiwitten.

And guess where most of them are for?

En raad eens waar de meeste voor dienen?

The nervous system.

Voor het zenuwstelsel.

So perhaps this is an unorthodox way

Misschien is dit een voor een dier onorthodoxe manier

for an animal to evolve behavioral plasticity.

om gedragsplasticiteit te evolueren.

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

Dit is een hoop vermoedens, maar het is stof tot nadenken.

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

Ik wil even mijn ervaring met jullie delen,

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

alsook mijn expertise en die van mijn collega's,

to try and get this kind of information.

om achter dit soort informatie te komen.

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

Wij duiken, we kunnen niet altijd onder water blijven

because we can't breathe it,

omdat we het niet kunnen ademen,

so we have to be efficient in what we do.

dus moeten we efficiënt zijn.

The total sensory immersion into that world

De zintuiglijke immersie in die wereld

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

helpt ons begrijpen wat deze dieren echt aan het doen zijn,

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

en ik moet jullie zeggen dat het echt een geweldige ervaring is

to be down there and having this communication

om daar beneden te zijn en deze communicatie te hebben

with an octopus and a diver

tussen een octopus en een duiker,

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

als je begint te begrijpen

dat dit is een denkend, redenerend, nieuwsgierig dier is.

curious animal.

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

Dit is duidelijk iets dat me eindeloos inspireert.

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

Even terug gaan naar die slimme huid.

Here's a squid and a camouflage pattern.

Hier is een inktvis en een camouflagepatroon.

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

We zoomen naar beneden en we zien mooie pigmenten en reflectoren.

There are the chromatophores opening and closing very quickly.

Er zijn de chromatoforen die zich snel openen en sluiten.

And then, in the next layer of skin,

En dan, in de volgende laag van de huid,

it's quite interesting.

is het heel interessant.

The chromatophores are closed,

De chromatoforen zijn gesloten

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

en je ziet dit magische kleurenspel in de huid.

This is also neurally controlled,

Dit wordt ook neuraal gecontroleerd,

so it's the combination of the two,

dus het is een combinatie van de twee,

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

zoals hier te zien in de hoge-resolutie huid van de zeekat,

where you get this beautiful pigmentary structural coloration

met deze prachtige structuurkleuren

and even the faint blushing that is so beautiful.

en zelfs het zwakke blozen dat zo mooi is.

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

Hoe kunnen we nu gebruik maken van deze informatie?

I talked about those skin bumps, the papillae.

Nu die huidknobbels, de papillen.

Here's the giant Australian cuttlefish.

Hier is de grote Australische zeekat.

It's got smooth skin and a conspicuous pattern.

Ze heeft een gladde huid en een opvallend patroon.

I took five pictures in a row one second apart,

Ik nam vijf foto's op een rij met één seconde ertussen,

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

en zie dit dier ‘morphen’ -- één, twee, drie, vier, vijf --

and now I'm a seaweed.

en nu ben ik een zeewier.

And then we can come right back out of it

En dan kunnen we er terug uit komen,

to see the smooth skin and the conspicuousness.

de gladde huid tonen en terug opvallen.

So this is really marvelous, morphing skin.

Dit is een prachtige, ‘morphende’ huid.

You can see it in more detail here.

Hier zie je meer detail.

Periscope up,

Periscoop omhoog,

and you've got those beautiful papillae.

en je ziet die prachtige papillen.

And then we look in a little more detail,

In iets meer detail

you can see the individual papillae come up,

zie je de individuele papillen opkomen.

and there are little ridges on there,

Er zitten kleine ribbels op

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

dus papillen op papillen, enzovoort.

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

Elke aparte soort heeft meer dan een dozijn vormen en maten

of those bumps

van die hobbels

to create fine-tuned, neurally controlled camouflage.

voor een fijn afgestelde, neuraal gecontroleerde camouflage.

So now, my colleagues at Cornell, engineers,

Mijn collega's van Cornell, ingenieurs,

bekeken ons ​​werk en zeiden: “We denken dat we er zulke kunnen maken.”

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

Because in industry and society,

Want in industrie en samenleving

this kind of soft materials under control of shape

zijn dit soort zachte materialen met vormbesturing echt heel zeldzaam.

are really very rare.

And they went ahead, worked with us

Ze gingen met ons samenwerken

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

en maakten de eerste monsters van kunstmatige papillen,

zachte materialen, zoals deze hier.

shown here.

And you see them blown up into different shapes,

En je ziet ze opgeblazen tot verschillende vormen.

And then you can press your finger on them

Je kan er met je vinger op duwen

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

en zien dat ze een beetje kneedbaar zijn.

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

Dit is een voorbeeld van hoe dat zou kunnen werken.

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

Van dit naar gekleurde stoffen:

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

ik neem aan dat dat ook veel toepassingen kan hebben.

Just look at this kaleidoscope of color

Bekijk deze caleidoscoop van kleur

of dynamically controlled pigments and reflectors

van dynamisch gestuurde pigmenten en reflectoren

that we see in the cephalopods.

die we zien bij koppotigen.

We know enough about the mechanics of how they work

We weten genoeg over de mechanica van hoe ze werken

that we can begin to translate this

dat we dit kunnen gaan vertalen --

not only into fabrics

in niet alleen stoffen --

but perhaps even into changeable cosmetics.

maar misschien zelfs in veranderlijke cosmetica.

And moreover, there's been the recent discovery

Bovendien is er de recente ontdekking

of light-sensing molecules in the skin of octopus

van lichtgevoelige moleculen in de huid van octopus

which may pave the way to, eventually, smart materials

wat zou kunnen leiden tot slimme materialen

that sense and respond on their own.

die zelf kunnen voelen en reageren.

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

Deze vorm van biotechnologie, of biomimicry,

zou onze manier van naar de wereld kijken kunnen veranderen, zelfs boven water.

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

Take, for example, artificial intelligence

Neem bijvoorbeeld kunstmatige intelligentie

die kan worden geïnspireerd

that might be inspired by the body-distributed brain

door het door het lichaam verspreide brein

and behavior of the octopus

en het gedrag van de octopus

or the smart skin of a cuttlefish

of de slimme huid van een zeekat

translated into cutting-edge fashion.

vertaald in de allernieuwste mode.

Well, how do we get there?

Hoe komen we daar?

Maybe all we have to do

Misschien hoeven we alleen maar

is to begin to be a little bit smarter

een ​​beetje meer te weten te komen

about how smart the cephalopods are.

over hoe slim de koppotigen zijn.

Thank you.

Dank je.

(Applause)

(Applaus)