Il polpo cambia personalità durante il sonno: lo studio che ha stupito il mondo

Ogni ora circa, nel silenzio di un acquario, un polpo smette di essere immobile. La pelle pallida si accende — arancione, ruggine, marrone scuro — le ventose si contraggono, gli occhi scattano sotto le palpebre chiuse. Poi tutto si calma di nuovo. Il ciclo dura meno di un minuto, ma è sufficiente a rimettere in discussione una delle certezze più radicate della neurobiologia: l’idea che il sonno complesso, con le sue fasi distinte e la sua attività cerebrale simile alla veglia, fosse una prerogativa dei vertebrati.

Uno studio pubblicato su Nature nel giugno 2023 dall’Okinawa Institute of Science and Technology ( OIST), in collaborazione con l’Università di Washington, ha documentato per la prima volta i correlati neurali del sonno attivo nella specie Octopus laqueus. I risultati — ottenuti con registrazioni elettrofisiologiche ad alta densità e filmati in risoluzione 8K — mostrano che il cervello del polpo, durante quella fase caotica e colorata, produce un’attività quasi indistinguibile da quella della veglia.

Due fasi di sonno, 550 milioni di anni di distanza evolutiva

Per comprendere la portata della scoperta è necessario partire da un dato anatomico: il polpo e l’ essere umano condividono un antenato comune vissuto circa 550 milioni di anni fa. Da quel momento in poi, le due linee evolutive hanno percorso strade completamente separate, sviluppando strutture cerebrali incomparabili per forma, composizione e organizzazione. Eppure, entrambe sembrano aver inventato la stessa soluzione al problema del sonno.

I ricercatori hanno distinto con precisione due stati nel comportamento del polpo a riposo. Il primo, il sonno tranquillo, è caratterizzato da immobilità, pelle uniformemente pallida e pupille chiuse a fessura. Le onde cerebrali registrate in questa fase assomigliano ai cosiddetti fusi del sonno dei mammiferi durante il sonno non-REM: strutture oscillatorie che, negli esseri umani, si ritiene contribuiscano al consolidamento della memoria. La funzione esatta rimane incerta anche in noi.

Il secondo stato è quello che ha stupito il mondo scientifico. Durante il sonno attivo — che si ripresenta con regolarità circa una volta all’ora e dura in media intorno a un minuto — l’attività cerebrale del polpo raggiunge livelli comparabili a quelli della veglia. I lobi frontale superiore e verticale, anatomicamente connessi e associati all’apprendimento e alla memoria nell’Octopus, risultano i più attivi. Nel frattempo, la pelle dell’animale riproduce sequenze di pattern cromatici identici a quelli utilizzati durante la caccia, il mimetismo o le interazioni sociali.

La pelle come finestra sul cervello

Il polpo controlla il colore attraverso i cromatofori, cellule pigmentate distribuite su tutta la superficie del mantello. Da sveglio, la loro attivazione risponde a stimoli visivi, tattili e comportamentali. Durante il sonno tranquillo, questa risposta si spegne completamente: l’ambiente non influenza più i pattern. Nel sonno attivo, invece, i cromatofori si riattivano — ma questa volta in autonomia, senza input dall’esterno.

I ricercatori dell’OIST hanno sfruttato questa caratteristica come strumento di lettura indiretta dell’attività cerebrale. Filmando in 8K con una risoluzione capace di tracciare il comportamento di ogni singola cellula pigmentata, il team guidato dal professore Sam Reiter ha potuto confrontare i pattern cutanei del sonno attivo con quelli registrati durante la veglia. Il risultato: le sequenze si sovrappongono con un grado di corrispondenza statisticamente significativo.

«Abbiamo dimostrato che questi schemi ricompaiono durante il sonno attivo», ha spiegato Reiter nelle dichiarazioni rilasciate al momento della pubblicazione. «Se stiamo guardando qualcosa di simile ai sogni — e questa è una possibilità che non dimostriamo — essi assomiglierebbero a una passeggiata casuale su diversi tipi di esperienze di veglia».

Fasi del sonno nei vertebrati e nel polpo

Un precedente brasiliano e la questione degli incubi

Prima dello studio OIST, un’altra ricerca aveva aperto lo stesso filone. Nel 2021, un team del Brain Institute dell’Università Federale del Rio Grande do Norte ( Brasile), guidato dal neuroscienziato Sidarta Ribeiro, aveva pubblicato su iScience un’analisi comportamentale su quattro esemplari di Octopus insularis. Quel lavoro — basato su riprese video e test di soglia di eccitazione durante il riposo — aveva identificato per la prima volta le due fasi distinte del sonno, confermando che gli animali erano realmente addormentati e non semplicemente in stato di allerta ridotta.

Per verificarlo, i ricercatori avevano stimolato i polpi con immagini di granchi in movimento su schermo e con vibrazioni nel pannello dell’acquario. Durante il sonno, la risposta era assente o ritardata rispetto alla veglia, anche quando lo stimolo era forte.

Nel 2023, uno studio preliminare pubblicato su bioRxiv ha poi documentato un episodio ancora più perturbante: un esemplare maschio di Octopus insularis di nome Costello ha mostrato, durante il sonno attivo, comportamenti anti-predatori — reazioni di difesa e fuga che normalmente si attivano soltanto di fronte a un pericolo reale. Se l’interpretazione è corretta, Costello stava sognando un predatore. In altri termini: stava avendo un incubo.

Cosa ci dice tutto questo sul sonno

Per decenni, il modello dominante in neurobiologia ipotizzava che il sonno con fasi distinte fosse una conquista evolutiva dei mammiferi e degli uccelli. La scoperta di strutture analoghe nei rettili aveva già creato incertezza. Quella nei cefalopodi — invertebrati con un cervello completamente diverso, distribuito in parte nei tentacoli stessi — mette in crisi il modello alla radice.

Leenoy Meshulam, fisica statistica dell’Università di Washington e co-autrice dello studio OIST, ha sintetizzato il punto con precisione: il fatto che due stadi di sonno si siano sviluppati in modo indipendente in creature così distanti suggerisce che questa struttura potrebbe essere una caratteristica generale della cognizione complessa, non un prodotto specifico dell’architettura neurale dei vertebrati.

In termini pratici, lo studio ha anche un valore metodologico: i pattern cutanei del polpo durante il sonno attivo potrebbero diventare un modello computazionale per comprendere come il cervello — qualunque cervello — organizza e rielabora l’esperienza.

Il polpo non sogna (forse). Ma pensa, ricorda, e forse rivive

La risposta alla domanda più ovvia — il polpo sogna davvero? — rimane aperta. La scienza non dispone ancora di uno strumento per rispondere, perché non esiste un metodo per chiedere al polpo cosa ha vissuto nel momento in cui si è svegliato. Negli esseri umani, lo studio del sogno si basa quasi interamente su resoconti verbali post-risveglio: una metodologia inapplicabile ai cefalopodi.

Quello che gli studi hanno stabilito è diverso, ma altrettanto significativo: il polpo dorme in modo strutturato, il suo cervello si comporta durante il sonno attivo come se stesse elaborando informazioni, i pattern cutanei che produce in quella fase corrispondono a quelli che usa da sveglio in situazioni specifiche. Se questo costituisca un’esperienza soggettiva — qualcosa che assomiglia a un sogno nel senso che noi attribuiamo alla parola — resta una domanda aperta, e probabilmente lo resterà a lungo.

Quello che i ricercatori hanno già escluso è che si tratti di un fenomeno banale: non è un riflesso involontario, non è rumore neurale, non è mimetismo passivo. È sonno attivo. Ed è omeostaticamente regolato: se si impedisce al polpo di entrare in quella fase, ne entra più frequentemente appena possibile, esattamente come accade negli esseri umani privati del sonno REM.