头足类动物拥有独立于脊椎动物进化的复杂大脑。科学家正通过研究章鱼等生物的独特解剖结构与神经机制，探索智力进化的普遍规律与多种可能性。
三颗心脏，蓝色的血液，没有骨骼，触手像舌头一样灵敏。章鱼、鱿鱼和墨斗鱼这些头足类动物，在人类眼中简直就像是来自外星的生物。更不可思议的是，它们的皮肤可以“尝”出化学物质，感受光线，并在瞬间改变颜色和纹理。甚至，它们那些布满吸盘的触手在断裂后还能再生。
这些奇妙的无脊椎动物与脊椎动物的进化路线已经分开了超过6亿年。它们的共同祖先可能只是一种类似蠕虫的生物，仅拥有极其原始的神经系统和感光细胞。尽管进化鸿沟如此巨大，这些高度特化的软体动物却与人类分享着一些诡异的相似之处。比如眼睛，俄勒冈大学的神经科学家Christopher Niell感慨道，这种趋同进化简直令人惊叹。
如今，这种相似性正引发头足类神经科学的研究热潮。大约4亿年前，墨斗鱼、鱿鱼和章鱼从现存唯一的近亲鹦鹉螺中分化出来。它们舍弃了保护性的外壳，进化出了无脊椎动物中绝无仅有的大脑。这些大脑赋予了它们极高的智慧：它们拥有卓越的记忆力，会使用工具，是解决问题的高手，甚至具备时间概念并能做到延迟满足。
芝加哥大学的比较神经科学家Cliff Ragsdale指出，头足类是唯一拥有大型聪明大脑的非脊椎动物。这为神经科学提供了一个独特的机会。科学家们已经积累了大量关于脊椎动物大脑运作的知识，现在他们正看向章鱼，试图寻找构建高功能神经系统的其他方式。哈佛大学的研究员Carrie Albertin也表示，这种由复杂大脑驱动的复杂行为，对探索大脑运作规则的人来说极具吸引力。
然而，研究这些拥有强大智能的大脑也伴随着伦理挑战。在科学研究中，脊椎动物通常受到严格的法律保护，但无脊椎动物却并非总是如此。即便研究人员尽力提供最高标准的照料，头足类动物的止痛方案依然非常有限。尽管如此，在过去的十年里，神经科学家们一直在改良现代神经科学和分子遗传学的工具，将原本用于小鼠研究的技术转而应用在这些神秘的生物身上。
初步观察发现，头足类的神经系统证明了构建聪明大脑绝非只有一种路径。首先，它们的大脑呈现出奇特的甜甜圈形状，包裹在食道周围。更特别的是，章鱼超过一半的神经元并不在大脑中心，而是在控制八条触手的神经索中，那就像是八个“微型大脑”。
即使是那些执行熟悉功能的系统，也让科学家感到迷惑。旧金山州立大学的Robyn Crook描述说，章鱼触手的神经索看起来就像是杂乱无章的灰色意面，没有明显的细胞束，也没有清晰的大细胞与小细胞之分，然而它运行起来却无比顺滑。
除了形态差异，神经元的交流方式也截然不同。医学研究委员会分子生物学实验室的William Schafer和他的博士后Amy Courtney发现，章鱼视觉系统中的多巴胺受体与脊椎动物完全不同。章鱼的受体是一个离子通道，能被多巴胺直接开启，让离子通过。而脊椎动物的受体则是当多巴胺结合在表面时，触发神经元内部的一系列生化信号。
面对这些差异，马克斯普朗克脑科学研究所的Gilles Laurent提出，核心问题在于，这些差异仅仅是表象，还是意味着头足类大脑的运作原理与脊椎动物根本不同。也许在更抽象的计算层面，我们能找到两者的平行之处。
无论章鱼的大脑是否像人类，研究它们都是双赢的。哥伦比亚大学的Tessa Montague认为，如果它们共享基础原理，那说明所有大脑都有通用法则。如果它们确实以不同的方式运作，那更加令人着迷，因为这证明了构建复杂功能大脑存在不同的路径。
事实上，神经科学已经欠了头足类一份人情。1929年，John Zachary Young在鱿鱼体内发现了一组巨大的神经细胞，其神经纤维宽度可达1毫米。这让生理学家能够植入电极，从而破译了神经元产生电脉冲的基本原理。他和同事Brian Boycott后来还在章鱼身上发现了短期和长期记忆的行为证据。
由于章鱼难以在人工环境下繁殖，研究人员长期依赖野外捕获，这曾让研究陷入瓶颈。但随着2015年章鱼基因组测序的完成，研究进入了分子生物学时代。Carrie Albertin和Cliff Ragsdale等人的工作显示，虽然机制不同，但章鱼体内一些控制神经系统模式的基因家族也经历了类似脊椎动物的大规模扩张。
现在的研究越来越深入。斯坦福大学的Ivan Soltesz正试图弄清楚章鱼是否有类似哺乳动物海马体中的“位置细胞”来负责导航。Gilles Laurent则通过研究墨斗鱼的伪装来窥探它们的大脑活动，因为墨斗鱼改变皮肤颜色和图案直接受神经活动控制，这就像是一个外显的大脑活动显示器。正如Tessa Montague所说，除了人类，没有其他动物能像墨斗鱼这样，通过变色“告诉”你它看到了什么。
甚至有研究显示，章鱼在睡眠时皮肤颜色会发生剧烈波动，这暗示它们可能正在做梦。Christopher Niell的实验室通过分析单个神经元的基因表达，识别出了章鱼视叶中的六类主要细胞，并发现了一个此前未知的层级组织。
从19世纪在尼安德山谷的发现到如今对深海智慧的探索，人类对智力的理解正在发生质变。这些进化史上的“异类”，正通过它们独特的大脑，帮助我们重新定义什么是智慧，以及生命在通往意识的道路上究竟有多少种选择。
