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

Переводчик: Iryna Lemyakina Редактор: Yulia Kallistratova

This is a strange and wonderful brain,

Это необычный и удивительный мозг,

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

который даёт повод задуматься о существовании

некого альтернативного интеллекта на этой планете.

on this planet.

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

Это мозг, сформировавшийся в очень необычном теле,

one that has the equivalent of small satellite brains

в котором есть небольшие аналоги периферического мозга,

distributed throughout that body.

распределённые по всему этому телу.

How different is it from the human brain?

Насколько он отличается от человеческого мозга?

Very different, so it seems,

Очень сильно, по всей видимости,

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

настолько сильно, что мы с моими коллегами бьёмся над тем, чтобы понять,

how that brain works.

как этот мозг работает.

But what I can tell you for certain

Но что я с уверенностью могу сказать,

is that this brain is capable of some amazing things.

так это то, что этот мозг способен на потрясающие вещи.

So, who does this brain belong to?

Так кому же он принадлежит?

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

Отправьтесь со мной ненадолго в подводное плавание в океан —

where life began,

туда, где зародилась жизнь,

and let's have a look.

и давайте вместе посмотрим.

You may have seen some of this before,

Вы, должно быть, уже видели нечто подобное.

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

Мы находимся за коралловым рифом, вон там камень,

a lot of sand, fishes swimming around ...

много песка, рядом плавают рыбы…

And all of a sudden this octopus appears,

И вдруг неожиданно появляется этот осьминог.

И вот он вспыхивает белым цветом,

and now it flashes white,

выпускает мне в лицо чернила и скрывается из виду.

inks in my face and jets away.

При обратном замедленном воспроизведении

In slow motion reverse,

you see the ring develop around the eye,

видно, как вокруг глаза образовывается кольцо,

and then the pattern develops in the skin.

и потом этот узор распространяется по всей коже.

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

А теперь посмотрите, как трёхмерная текстура кожи меняется

to really create this beautiful, 3-D camouflage.

и превращается в этот прекрасный 3D-камуфляж.

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

Итак, в коже находятся 25 миллионов цветных органов,

которые называются «хроматофоры»,

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

и все те выпуклости, которые мы называем «папиллы»,

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

всё это регулируется нервной системой и может мгновенно меняться.

I would argue that dynamic camouflage

Я бы сказал, что этот динамичный камуфляж

is a form of "intelligence."

является формой «интеллекта».

The level of complexity of the skin with fast precision change

Уровень сложности этой кожи, которая так быстро и точно меняется,

is really quite astonishing.

весьма поразителен.

So what can you do with this skin?

Так на что же способна эта кожа?

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

Давайте немного подумаем о том, что ещё, помимо камуфляжа,

that they can do with their skin.

они могут делать со своей кожей.

Here you see the mimic octopus and a pattern.

Здесь вы видите мимического осьминога и некий узор.

All of a sudden, it changes dramatically --

И вдруг узор кардинально меняется —

that's signaling, not camouflage.

это сигнал, а не камуфляж.

А потом возвращается обычный узор.

And then it goes back to the normal pattern.

Then you see the broadclub cuttlefish

А теперь вы видите, как широкорукая сепия

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

демонстрирует эффект проплывающих облаков,

когда приближается к крабу, чтобы напасть на него.

And finally, you see the flamboyant cuttlefish in camouflage

И, наконец, вы видите расписную каракатицу в камуфляжной окраске,

and it can shift instantly to this bright warning display.

и она может моментально сменить её на эту яркую предостерегающую окраску.

What we have here is a sliding scale of expression,

Всё это — меняющаяся шкала выразительности,

a continuum, if you will,

полный спектр, так сказать,

between conspicuousness and camouflage.

от броской окраски до камуфляжа.

And this requires a lot of control.

И это требует значительного контроля.

Well, guess what?

И знаете что?

Brains are really good for control.

Мозг очень хорошо справляется с контролем.

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

В коре мозга осьминога, который изображён здесь, есть 35 долей,

80 million tiny cells.

80 миллионов крошечных клеток.

And even though that's interesting,

Это интересный факт,

но что действительно странно, так это то, что в коже этого животного

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

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

гораздо больше нейронов, как показано на рисунке жёлтым цветом.

There are 300 million neurons in the skin

В коже находится 300 миллионов нейронов,

and only 80 million in the brain itself --

а в самóм мозге только 80 миллионов —

four times as many.

в четыре раза меньше.

Now, if you look at that,

И если посмотреть, то здесь на каждую из восьми щупалец

there's actually one of those little satellite brains

приходится, собственно, одна из тех небольших частей периферического мозга

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

и аналог спинного мозга.

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

Это очень необычное строение нервной системы.

Well, what is that brain good for?

Так на что же способен этот мозг?

That brain has to outwit other big, smart brains

Этому мозгу нужно обманывать другой большой и умный мозг,

that are trying to eat it,

который пытается его съесть.

and that includes porpoises and seals

Это может быть морская свинья, тюлень,

and barracudas and sharks

морская щука, акула

and even us humans.

и даже мы, люди.

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

Поэтому принятие решений — это одна из функций,

которые необходимо выполнять этому мозгу,

and it does a very good job of it.

и он с этим очень хорошо справляется.

Shown here, you see this octopus perambulating along,

Здесь вы видите осьминога, который бродит тут себе,

and then it suddenly stops and creates that perfect camouflage.

и вдруг он останавливается, и образует этот идеальный камуфляж.

And it's really marvelous,

И это действительно изумляет,

потому что когда эти животные выходят на поиски пищи на воле,

because when these animals forage in the wild,

им приходится принимать решение о смене окраски на камуфляж

they have to make over a hundred camouflaging decisions

более сотни раз за два часа охоты,

in a two-hour forage,

and they do that twice a day.

а они выходят на охоту дважды в день.

So, decision-making.

Так что это принятие решений.

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

Они также понимают, куда плыть и как вернуться домой.

So it's a decision-making thing.

И это тоже относится к принятию решений.

We can test this camouflage,

Мы можем испытать такой камуфляж

like that cuttlefish you see behind me,

на примере каракатицы.

where we pull the rug out from under it

Для этого мы вытаскиваем из-под неё коврик

and give it a checkerboard,

и оставляем её на шахматной доске,

and it even uses that strange visual information

и она использует даже эту незнакомую визуальную информацию

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

и делает всё возможное, чтобы повторить этот узор, немного импровизируя.

So other cognitive skills are important, too.

Другие когнитивные навыки также важны.

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

У кальмаров есть другие, так сказать, умственные способности.

They have an extremely complex, interesting sex life.

У них чрезвычайно сложная и интересная половая жизнь.

They have fighting and flirting and courting and mate-guarding

Они дерутся, флиртуют, ухаживают, охраняют своих партнёров

and deception.

и обманывают.

Sound familiar?

Знакомо, да?

(Laughter)

(Смех)

And it's really quite amazing

И это просто поразительно,

that these animals have this kind of intuitive ability

что у этих животных есть интуитивная способность

to do these behaviors.

к такому поведению.

Here you see a male and a female.

Здесь вы видите самца и самку.

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

Самец, слева, отбивался от других самцов,

to pair with the female,

чтобы образовать пару с этой самкой,

and now he's showing a dual pattern.

и сейчас у него двойная окраска.

He shows courtship and love on her side,

Окраска со стороны самки означает любовь и заботу,

fighting on the other.

а с другой — сражение.

Watch him when she shifts places --

Посмотрите на него, когда она переходит на другую сторону,

(Laughter)

(Возгласы изумления)

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

он плавно сменил окраску на этой стороне

to the side of the female.

на ту, что означает любовь и заботу.

So this kind of dual signaling simultaneously

Этот вид двойного сигналирования

with a changing behavioral context

одновременно со сменой поведенческого контекста

is really extraordinary.

просто поразителен.

Для этого требуются большие умственные способности.

It takes a lot of brain power.

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

Если посмотреть на это с другой стороны, то, хмм,

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

возможно, перед нами

50 миллионов лет свидетельства существования мужской двуличности.

(Laughter)

(Смех)

All right, let's move on.

Ладно, давайте дальше.

(Laughter)

(Смех)

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

Осьминогу приходится выполнять трудную работу на коралловом рифе:

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

плавать по самым разным местам, запоминать и находить свою пещеру.

And they do this extremely well.

И они очень хорошо с этим справляются.

They have short- and long-term memory,

Они обладают кратковременной и долговременной памятью,

they learn things in three to five trials --

запоминают с третьей-пятой попытки —

it's a good brain.

это хороший мозг.

And the spatial memory is unusually good.

И пространственная память у них необычайно хороша.

They will even end their forage and make a beeline

Они даже могут, закончив охоту,

вернуться к своей пещере кратчайшим путём.

all the way back to their den.

The divers watching them are completely lost,

Водолазы, которые за ними наблюдают, сбиваются с пути,

but they can get back,

а эти возвращаются,

so it's really quite refined memory capability.

так что это действительно весьма изощрённая возможность памяти.

Now, in terms of cognitive skills,

А что касается когнитивных способностей,

look at this sleeping behavior in the cuttlefish.

посмотрите на то, как ведут себя каракатицы во время сна.

Especially on the right, you see the eye twitching.

Особенно та, что справа — вы увидите, что у неё дёргается глаз.

This is rapid eye movement kind of dreaming

Это что-то вроде фазы быстрого сна.

that we only thought mammals and birds did.

Мы думали, что она есть только у млекопитающих и птиц.

And you see the false color we put in there

И вы видите, что мы применили инверсию цвета,

to see the skin patterning flashing,

чтобы посмотреть, как мелькает узор на коже,

and this is what's happening a lot.

и там много чего происходит.

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

Но это не обычное поведение во время бодрствования — это нечто совсем другое.

Well, dreaming is when you have memory consolidation,

Когда вам снятся сны, происходит консолидация памяти,

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

и, возможно, именно это и происходит у каракатицы.

Now, another form of memory that's really unusual

Другая форма памяти, что очень необычно, —

is episodic-like memory.

что-то вроде эпизодической памяти.

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

Это то, на что человеческий мозг становится способен

на четвёртом году развития:

to remember what happened during a particular event,

запоминать, что произошло в определённый момент,

where it happened and when it happened.

где это произошло и когда это произошло.

The "when" part is particularly difficult,

Особенно сложно запомнить момент времени.

and these children can do that.

И эти дети могут это запомнить.

But guess what?

Но знаете что?

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

Недавно мы обнаружили, что полосатая каракатица

тоже обладает такой способностью.

and in experiments last summer,

Во время эксперимента прошлым летом

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

каракатицам давали разную пищу в разное время,

they have to match that with where it was exactly

и им нужно было сопоставить, где именно это было

and when was the last time they saw it.

и когда они в последний раз её видели.

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

Потом во время охоты им нужно было добраться до мест,

где оставляли новые порции каждого вида пищи,

of each food type in a different place.

которые находились в разных местах.

Sound complicated?

Кажется сложным?

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

Это настолько сложно, что я еле разобрался в эксперименте.

So this is really high-level cognitive processing.

Так что это действительно высокий уровень когнитивной обработки.

Now, speaking of brains and evolution at the moment,

И кстати о мозге и эволюции на сегодняшний день,

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

посмотрите направо — это путь эволюции мозга позвоночных,

and we all have good brains.

и у нас у всех хороший мозг.

I think everyone will acknowledge that.

Я думаю, все это подтвердят.

But if you look on the left side,

Но если посмотрите на левую сторону

some of the evolutionary pathway outlined here to the octopus,

[беспозвоночные], —

часть этого пути эволюции привела к осьминогу.

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

И оба этих пути свелись к сложным формам поведения

and some form of intelligence.

и к некой форме интеллекта.

The last common denominator in these two lines

Последний общий знаменатель для этих двух путей

датируется 600-ми миллионами лет назад,

was 600 million years ago,

и им был червь с очень небольшим количеством нейронов.

and it was a worm with very few neurons,

so very divergent paths

Так что это были два расходящихся пути,

but convergence of complicated behavior.

но они оба свелись к сложным формам поведения.

Here is the fundamental question:

И вот основной вопрос:

Is the brain structure of an octopus

отличается ли в принципе структура мозга осьминога

basically different down to the tiniest level

от самого нижнего звена

from the vertebrate line?

на пути развития позвоночных?

Now, we don't know the answer,

У нас нет на это ответа,

but if it turns out to be yes,

но, если выяснится, что да,

then we have a different evolutionary pathway

то в таком случае у нас есть другой путь эволюции

to create intelligence on planet Earth,

для создания интеллекта на планете Земля,

and one might think that the artificial intelligence community

и, возможно, сообщество инженеров искусственного интеллекта

might be interested in those mechanisms.

может заинтересоваться этими механизмами.

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

Давайте поговорим немного о генетике.

We have genomes, we have DNA,

У нас есть геномы, есть ДНК,

DNA is transcripted into RNA,

ДНК транскрибируется в РНК,

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

из РНК в процессе трансляции синтезируется белок,

и таким образом мы появляемся на свет.

Well, the cephalopods do it differently.

А у головоногих это происходит по-другому.

They have big genomes, they have DNA,

У них есть большие геномы, есть ДНК,

they transcript it into RNA,

они транскрибируют ДНК в РНК,

but now something dramatically different happens.

но затем происходит кое-что совершенно другое.

They edit that RNA at an astronomical weird rate,

Они редактируют РНК в фантастически огромных количествах,

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

в сто раз больше, чем люди или другие животные.

And it produces scores of proteins.

И в результате этого синтезируется большое количество белка.

And guess where most of them are for?

И угадайте, для чего нужна его большая часть?

The nervous system.

Для нервной системы.

So perhaps this is an unorthodox way

Так что, возможно, это нестандартный для животного способ

for an animal to evolve behavioral plasticity.

развивать поведенческую пластичность.

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

Здесь слишком много домыслов, но это пища для размышлений.

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

И я бы хотел немного поделиться с вами своим опытом,

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

и используя свои умственные способности и умственные способности моих коллег,

to try and get this kind of information.

попробовать разобраться с этой информацией.

Мы погружаемся под воду, но не можем постоянно находиться там,

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

because we can't breathe it,

потому что не можем дышать в воде,

so we have to be efficient in what we do.

поэтому нам нужно быть эффективными.

The total sensory immersion into that world

Полное сенсорное погружение в этот мир

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

помогает нам понять, что делают эти животные на самом деле.

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

И должен вам сказать, что это поистине невероятный опыт —

to be down there and having this communication

находиться там и контактировать с осьминогом, —

with an octopus and a diver

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

когда ты правда начинаешь понимать, что это думающее, мыслящее,

curious animal.

любопытное животное.

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

И это то, что бесконечно меня вдохновляет.

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

Давайте на пару минут вернёмся к их умной коже.

Here's a squid and a camouflage pattern.

Вот кальмар и его камуфляжный узор.

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

Приближаем — и видим красивые пигменты и отражатели.

There are the chromatophores opening and closing very quickly.

Хроматофоры очень быстро открываются и закрываются.

And then, in the next layer of skin,

А в следующем слое кожи всё довольно интересно.

it's quite interesting.

The chromatophores are closed,

Хроматофоры закрыты,

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

и вы можете увидеть, как на коже появляется это волшебное сияние.

This is also neurally controlled,

Оно тоже регулируется нервной системой,

so it's the combination of the two,

так что это сочетание этих двух слоёв,

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

что видно на примере кожи с высокой разрешающей способностью

where you get this beautiful pigmentary structural coloration

у этой каракатицы,

где вы видите красивую структурную пигментную окраску

and even the faint blushing that is so beautiful.

и даже небольшую блёклость, что так прекрасно.

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

Как же мы можем применить что-то из этой информации?

I talked about those skin bumps, the papillae.

Я говорил о выпуклостях на коже — папиллах.

Here's the giant Australian cuttlefish.

Вот гигантская австралийская каракатица.

It's got smooth skin and a conspicuous pattern.

У неё гладкая кожа с броским узором.

Я сделал пять фотографий подряд с разницей в одну секунду.

I took five pictures in a row one second apart,

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

Просто посмотрите, как это животное трансформируется:

раз, два, три, четыре, пять — и я водоросль.

and now I'm a seaweed.

And then we can come right back out of it

А теперь можем промотать обратно,

to see the smooth skin and the conspicuousness.

чтобы посмотреть на эту гладкую кожу и её броскость.

So this is really marvelous, morphing skin.

Это действительно чудесная трансформирующаяся кожа.

You can see it in more detail here.

Здесь вы можете разглядеть её более детально.

Periscope up,

Приблизим перископ —

and you've got those beautiful papillae.

и вот те прекрасные папиллы.

And then we look in a little more detail,

А теперь посмотрим немного более детально:

you can see the individual papillae come up,

можно увидеть, как появляются отдельные папиллы,

and there are little ridges on there,

и на них есть складочки —

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

на каждой папилле расположены другие папиллы и так далее.

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

У каждого отдельного вида

эти выпуклости имеют более десятка разных форм и размеров,

of those bumps

и с их помощью создаётся точно настроенный

to create fine-tuned, neurally controlled camouflage.

и регулируемый нервной системой камуфляж.

Так вот, мои коллеги-инженеры из Корнелльского университета

So now, my colleagues at Cornell, engineers,

посмотрели нашу работу и сказали:

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

«Мы думаем, что можем сделать нечто подобное.

Because in industry and society,

Потому что в промышленности и других сферах

this kind of soft materials under control of shape

такие определяемые формой мягкие материалы

are really very rare.

встречаются крайне редко».

And they went ahead, worked with us

И они пошли дальше, и, поработав с нами,

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

сделали первые образцы искусственных папилл из мягких материалов,

shown here.

они показаны здесь.

И вы видите, как они надуваются и принимают разные формы.

And you see them blown up into different shapes,

And then you can press your finger on them

И можно надавить на них пальцем,

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

чтобы увидеть, что на самом деле они немного эластичные.

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

Это пример того, как это могло бы работать.

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

Я хочу перейти отсюда к расцветке тканей,

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

и я полагаю, этому также найдётся много вариантов применения в этой области.

Just look at this kaleidoscope of color

Просто посмотрите на этот калейдоскоп цветов

of dynamically controlled pigments and reflectors

из динамически регулируемых пигментов и отражателей,

that we see in the cephalopods.

которые мы видим у головоногих.

We know enough about the mechanics of how they work

Мы знаем достаточно о специфике их работы

that we can begin to translate this

и можем начать это применять

not only into fabrics

не только для тканей,

but perhaps even into changeable cosmetics.

а, возможно, даже для создания косметики, которая будет менять цвет.

And moreover, there's been the recent discovery

И более того, недавно было проведено исследование

of light-sensing molecules in the skin of octopus

светочувствительных молекул в коже осьминога,

which may pave the way to, eventually, smart materials

которое может подготовить почву для создания со временем умных материалов,

that sense and respond on their own.

которые смогут самостоятельно чувствовать и реагировать.

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

Эта форма биотехнологии, или биомимикрии, если хотите,

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

могла бы изменить наш взгляд на мир даже над поверхностью воды.

Take, for example, artificial intelligence

Взять, например, искусственный интеллект,

that might be inspired by the body-distributed brain

который мог бы быть создан по принципу мозга, распределённого по всему телу,

and behavior of the octopus

и поведения осьминога

or the smart skin of a cuttlefish

или по принципу умной кожи каракатицы,

translated into cutting-edge fashion.

который может быть применён в сфере высокотехнологичной моды.

Well, how do we get there?

Как нам к этому прийти?

Maybe all we have to do

Наверное, всё что нам нужно, —

is to begin to be a little bit smarter

это стать немного умнее в вопросе того,

about how smart the cephalopods are.

насколько умны головоногие.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)