Cérebros grandes, sangue azul, ausência de esqueleto e braços cobertos por ventosas capazes de se regenerar estão entre as características que tornam polvos, lulas e sépias alguns dos animais mais incomuns do planeta.

Esses cefalópodes também têm pele capaz de “sentir” substâncias químicas, perceber luz e mudar rapidamente de cor e textura. A lista de singularidades é extensa — e vem despertando crescente interesse da neurociência.

Segundo a Nature, esses invertebrados seguem uma trajetória evolutiva independente da linhagem dos vertebrados há mais de 600 milhões de anos. O ancestral comum mais recente entre os dois grupos provavelmente era um animal semelhante a um verme, com sistema nervoso rudimentar e manchas celulares sensíveis à luz.

Apesar dessa distância evolutiva, cefalópodes e vertebrados desenvolveram soluções surpreendentemente similares, como olhos muito parecidos em estrutura. “É impressionante o quanto eles ficaram semelhantes”, afirma Cristopher Niell, neurocientista da Universidade do Oregon. Segundo ele, a evolução convergente dos olhos ainda é algo difícil de compreender.

Novo foco da neurociência

Essa semelhança está impulsionando um novo foco da neurociência. Há cerca de 400 milhões de anos, polvos, lulas e sépias se separaram do único outro grupo de cefalópodes ainda existente, os náutilos. Nesse processo, perderam a concha protetora e desenvolveram cérebros excepcionalmente grandes para invertebrados. O resultado foi o surgimento de animais com elevada inteligência: essas espécies apresentam memória apurada, usam ferramentas, resolvem problemas complexos, têm noção de tempo e são capazes de adiar recompensas.

Segundo Cliff Ragsdale, neurocientista comparativo da Universidade de Chicago, os cefalópodes são os únicos invertebrados com cérebros grandes e altamente funcionais, o que oferece uma oportunidade única para a ciência.

Após décadas de avanços no entendimento do cérebro dos vertebrados, pesquisadores passaram a buscar nos cefalópodes pistas sobre como sistemas nervosos complexos podem surgir e funcionar de formas distintas. “É extremamente empolgante tentar entender as regras de funcionamento do cérebro”, afirma Carrie Albertin, pesquisadora de cefalópodes da Universidade Harvard. “Trata-se claramente de um cérebro elaborado responsável por comportamentos igualmente complexos.”

De acordo com a Nature, esse avanço, porém, vem acompanhado de desafios éticos. Vertebrados usados em pesquisas científicas contam com legislações mais rígidas de proteção, algo que nem sempre se aplica aos invertebrados. Além disso, mesmo com o máximo esforço, o cuidado experimental tem limitações — há poucas opções, por exemplo, para controle da dor em cefalópodes.

Apesar disso, nos últimos anos, pesquisadores vêm adaptando ferramentas modernas da neurociência e da genética molecular — originalmente desenvolvidas para camundongos e outros organismos-modelo — para o estudo desses animais. “Existem inúmeras questões biológicas que ainda não foram exploradas com abordagens celulares e moleculares modernas”, explica Ragsdale.

Uma análise inicial do sistema nervoso dos cefalópodes já deixa claro que há mais de um caminho para construir um cérebro grande e eficiente. O cérebro desses animais tem formato de anel e envolve o esôfago. Além disso, uma parcela significativa dos neurônios — mais da metade, no caso dos polvos — está distribuída nos oito cordões nervosos que controlam os braços, funcionando como verdadeiros “minicérebros”.

Segundo Robyn Crook, neurobióloga da Universidade Estadual de San Francisco, a organização neural dos braços do polvo é especialmente desconcertante. “Chamamos aquilo de um espaguete cinza horrível”, afirma. “É tudo muito pequeno, sem divisões claras entre células grandes e pequenas. Parece completamente desorganizado — e, mesmo assim, funciona de maneira perfeita.”

Estrutura peculiar

Além de sua estrutura peculiar, os neurônios dos cefalópodes também se comunicam de formas incomuns. Um estudo recente mostrou que o sistema visual do polvo possui um receptor de dopamina que atua de maneira diferente dos vertebrados. Em vez de ativar cadeias bioquímicas internas, como ocorre em mamíferos, o receptor do polvo funciona como um canal iônico, permitindo a passagem direta de íons quando a dopamina se liga a ele.

Como resume a neurobióloga Tessa Montague, da Universidade Columbia, ou essas pesquisas revelarão princípios universais do funcionamento cerebral, ou mostrarão que existem múltiplas formas de construir um cérebro complexo e eficiente — ambas as hipóteses igualmente valiosas.

A neurociência já deve muito aos cefalópodes. Em 1929, o zoólogo John Zachary Young descobriu fibras nervosas gigantes em lulas, o que permitiu o desenvolvimento de experimentos fundamentais sobre a transmissão de impulsos elétricos nos neurônios. Apesar disso, dificuldades técnicas, como a complexidade de manter animais em laboratório e registrar sua atividade neural, impediram que os polvos se tornassem modelos amplamente usados por décadas.

Hoje, esses animais ajudam a responder questões sobre navegação espacial, percepção visual, camuflagem, sono e até sonhos. Para os cientistas, compreender como cérebros tão diferentes produzem comportamentos sofisticados pode ser uma das chaves para entender, em última instância, como surge a inteligência no reino animal.