Nedávné vědecké objevy v pozoruhodné neurobiologii chobotnic jsou připraveny významně ovlivnit příští generaci robotického designu. Nový výzkum publikovaný v *Scientific Reports* odhaluje mimořádnou přizpůsobivost těchto hlavonožců, demonstrující jejich schopnost využít kteroukoli z osmi končetin pro rozmanitou škálu komplexních úkolů. Toto základní pochopení decentralizované motorické kontroly nabízí hluboké důsledky pro konstrukci pokročilých měkkých robotů, zejména v oblastech vyžadujících složitou manipulaci a průzkum v náročných prostředích.
Studie zpochybňuje konvenční představy o specializaci končetin a odhaluje, že chobotnice jsou výjimeční multitaskerové, schopní provádět více akcí napříč různými rameny současně. Na rozdíl od mnoha zvířat s odlišnými funkčními specializacemi pro různé části těla vykazují chobotnice jedinečnou adaptaci, která jim umožňuje efektivně použít kterékoli rameno prakticky v jakékoli situaci. Tato komplexní motorická všestrannost jim umožňuje provádět celou škálu pohybů s každým jednotlivým ramenem, což usnadňuje složité chování, jako je natahování, pohyb a uchopování.
Vědci pečlivě analyzovali tisíce pohybů ramen divokých chobotnic, aby katalogizovali jejich pohybový repertoár. Více než 25 různých divokých chobotnic bylo filmováno v různých mořských prostředích od roku 2007 do roku 2015, přičemž potápěči dokumentovali jejich pohyby přes útesy, mořské trávy a písčitá mořská dna. Shromážděné záběry byly poté podrobeny hodnocení snímek po snímku, podobně jako sportovní analytici rozebírají složité hry, aby identifikovali specifické pohyby ramen, jako je zatahování, spouštění nebo rolování v korelaci s různým chováním.
Tato rozsáhlá analýza, která zahrnovala katalogizaci 3 907 pohybů ramen vyžadujících 6 871 deformací ramen, odhalila jemné preference. Zatímco chobotnice obecně upřednostňovaly svá přední ramena (přibližně 60 % ku 40 %) před zadními, přičemž první jmenovaná používaly častěji k průzkumu a druhá k pohybu, nebyla pozorována žádná zřetelná preference mezi pravým a levým ramenem. Každé rameno důsledně prokazovalo schopnost provádět kompletní spektrum pohybů, od své základny poblíž hlavy až po svůj konec.
Pochopení neurologické složitosti
Pozoruhodná motorická kontrola pozorovaná u chobotnic pramení ze složitého a stále z velké části nepochopeného nervového systému. Je pozoruhodné, že chobotnice mají decentralizovaný nervový systém, s významnou částí neuronů distribuovaných po všech osmi ramenech, spíše než soustředěných výhradně v centrálním mozku. Tato distribuovaná inteligence umožňuje každému rameni fungovat s vysokou mírou autonomie, přičemž se stále koordinuje s celkem.
Dále, zvyšující jejich smyslové schopnosti, přísavky na každém rameni fungují nejen pro dotyk, ale obsahují také chemoreceptory, což chobotnicím umožňuje efektivně „ochutnávat dotykem“. Tento jedinečný smyslový vstup poskytuje nepřetržitou zpětnou vazbu z prostředí, což jim umožňuje prozkoumávat štěrbiny, identifikovat objekty a navigovat se v okolí s bezkonkurenční přesností. Vědci aktivně skládají dohromady, jak tento jedinečný nervový systém usnadňuje takové sofistikované a přizpůsobivé motorické dovednosti.
Důsledky pro robotiku
Poznatky získané z biomechaniky chobotnic skýtají významný příslib pro technologický pokrok, zejména v oblasti měkké robotiky. Chobotnice dlouho sloužily jako bio-inspirace pro inženýry vyvíjející roboty pro složité úkoly. Tento nový soupis jejich pohybů ramen a pochopení jejich decentralizovaného řídicího systému nabízejí kritická data pro návrh robotů schopných navigovat v náročných, nestrukturovaných prostředích nebo provádět delikátní procedury.
Aplikace by se mohly pohybovat od lékařské robotiky, kde jsou pro minimálně invazivní chirurgii zapotřebí měkké, vysoce kloubové manipulátory, až po vzdálený průzkum v nebezpečných nebo těžko dostupných oblastech. Napodobením schopnosti chobotnice přesně ovládat flexibilní končetiny a integrovat smyslovou zpětnou vazbu by inženýři mohli vyvinout přizpůsobivější, robustnější a obratnější robotické systémy, čímž by se otevřely nové možnosti v automatizaci a průzkumu.