在生物学家眼中，章鱼是地球上最聪明的生物类群之一。它们能像近亲墨鱼那样变换体色，也能模仿海洋中各种生物或非生物，甚至能有目的地玩耍和学习。无论是在实验室还是水族馆，章鱼都以出色的“逃跑”能力著称，它们甚至会为了食物而在夜晚突袭隔壁的水族箱。。一只名为“Inky”的章鱼就在新西兰水族馆上演了“胜利大逃亡”，钻入排水管逃回了大海。或许对章鱼来说，水族箱和海边的潮池并没有太大不同，只是进出时要多费点劲而已。当然，章鱼家族令人瞠目结舌的高超本领还不止这些。
喷水的章鱼
在新西兰的奥塔哥大学，一只章鱼会在无人看管的情况下，朝着灯泡喷水，致使电线短路，从而达到关灯的目的。最后，研究者被迫野放了这只章鱼，因为维修电路的成本太高了。当然，这只章鱼并不是真的知道这么做可以让自己重获自由，它只是不喜欢明亮的灯光。和其他所有章鱼一样，它会朝各种各样惹恼自己的东西喷水。
有趣的是，同样在奥塔哥大学那间遭遇“熄灯”的实验室里，一只章鱼无缘无故地讨厌起某位实验室工作人员，只要后者经过水族箱，头部后方就会遭到章鱼的喷水袭击——水量将近两升！无独有偶，在加拿大戴尔豪斯大学的实验室中，养了一只会对新访客喷水的乌贼，但不会对熟悉的人喷水。2010年的一项实验表明，北太平洋巨型章鱼能够辨别人类个体，即使穿着制服也能区分。
使用工具1984年，科学家在百慕大海域观察到一只真蛸（又称普通章鱼）有用小石头在巢穴前方筑起“石墙”的行为。有人认为这说明了章鱼会使用工具，但也有人认为，这可能只是章鱼的本能行为，而不是经过计算的结果。
那么，有没有更具说服力的证据说明章鱼会使用工具呢？这里就要条纹蛸出场了。2009年，澳大利亚科学家发现一些条纹蛸会挖出落在海底的废弃椰子壳，用水流清洗之后把它们拖动多达20米的距离，再重新组合成一个庇护所。
在潜水者拍摄的视频中，条纹蛸把椰壳凸出的一面朝下，用触腕“抱住”椰壳，以一种非常喜剧的方式“走”过海床。虽然看起来很缓慢、笨拙，并且耗费许多能量，在遇到天敌时也更加脆弱，但条纹蛸愿意接受这些风险，以换取未来能获得保护。这是一个很有力的证据，表明章鱼确实能使用工具。
会玩又会学除了会使用工具，章鱼还很会玩。玩耍通常是高认知能力动物的专利。很难准确定义什么是“玩耍”，但在广义上，玩耍可以视为一种不会马上带来好处而只提供乐趣的活动。科学家做过一个有趣的实验，将8只北太平洋巨型章鱼放入没有其他东西的水族缸中，再放入一些能漂浮的塑料药瓶。一开始，这些章鱼都把药瓶放到嘴里，显然是想知道能不能吃，之后就把药瓶丢到一边。几次实验后，其中两只章鱼开始对着药瓶喷水。这些药瓶翻滚到水族缸的另一端，又被水流推回章鱼身边。研究者认为，这是一种探索性的玩耍行为。当身处新的环境时，章鱼做的第一件事就是去探索。它们对新事物的态度会逐渐从“这有什么用”转变为“我能用它来做什么”。
科学家还对章鱼的个性差异进行了研究。他们在水族缸里养了44只太平洋红蛸，在两周时间里，研究者每隔一天打开水族缸盖子，用试管刷触碰章鱼，并给它们美味的螃蟹吃。研究人员记录了19种不同的反应。可以看出，不同的章鱼有着非常不同的“个性”，比如有的章鱼会比较被动，有的则过分好奇。
章鱼还能通过不断尝试来解决问题。北太平洋巨型章鱼在摄食不同贝类时有不同的方法，为了吃到美味的贝肉，它们会打碎外壳比较脆弱的贻贝，拉开外壳相对较硬的花蛤，以及用齿舌钻入坚硬有力的蚌蛎外壳。如果三种贝类都在眼前，章鱼会更青睐贻贝，因为它们花最少的力气就能饱餐一顿。
伪装大师
在所有伪装者中，拟态章鱼毫无疑问是“伪装大师”头衔的最有力竞争者。其他章鱼能改变体色和皮肤纹理来欺骗掠食者，而拟态章鱼是唯一能模拟其他动物形态的章鱼。它们能改变形状、运动和行为方式，模仿至少15种动物。
在沙质海底移动的时候，拟态章鱼会把触腕贴着身体放平，并像有毒的比目鱼一样上下起伏地游动。在开阔水域中游动时，它们又会模仿蓑鲉——同样是有毒的。拟态章鱼的另一个把戏是将6只触腕放入一个洞穴里，然后伸出剩余的两只触腕，就像一条有毒的海蛇。
迷宫测试科学家观察到，章鱼在捕猎之后通常不会走老路返回巢穴。它们会在捕猎中不断造访生活范围内的不同地方。章鱼具有复杂的记忆能力，能记住已知地点的捕猎价值，以及最近造访过哪些地方。
当动物利用地标来帮助导航时，它们必须理解地标在环境中的关联性。这种能力被称为“条件区辨”，是一种复杂的学习形式，通常只有脊椎动物才具备。在2007年的一项研究中，科学家把加州双斑蛸放入两个不同的迷宫。每次实验中，章鱼必须从一个中央被照亮的水族缸爬回黑暗的洞穴——它们更加喜欢的环境。为了达成目标，章鱼还必须避开一个假洞穴，那里面被一个翻转的玻璃瓶堵住。几次实验后，大部分章鱼都学会了识别自己所处的是哪一种迷宫，并且能很快地朝着正确的洞穴移动。这个实验表明章鱼也具有一定的“条件区辨”能力。
相似而又不同章鱼的大脑在许多方面与我们人类的大脑很类似。它们具有与脊椎动物类似的折叠脑叶，这一特征正是复杂性的表现。此外，章鱼大脑的电生理模式也与哺乳动物十分相似。
章鱼还具有单眼视觉，即喜欢一只眼的视觉胜过另一只眼。这一特征通常出现在那些大脑两个半球具有不同特殊功能的物种中，最初还被认为是人类独有，并且与更高的认知技能（比如语言）有联系。
章鱼甚至在储存记忆的方式上也与人类相似。人类与章鱼最近的共同祖先可能要追溯到多细胞生命历史的最初阶段，是一种非常简单的生命。也就是说，这种大脑结构的相似性是独立演化出来的。
比这些相似性更加令人不可思议的是差异性。在章鱼5亿个神经细胞中，有超过一半位于触腕，这意味着它们的8只触腕既能独立行动，也能互相合作。研究者发现，章鱼的触腕被切断后，捏起来时还会收缩——甚至是在切断一小时后。很显然，章鱼的触腕在相当程度上能够自主活动。章鱼为什么会如此聪明？一项新研究或许可以给我们一些线索。科学家发现，章鱼和鱿鱼等动物能通过编辑自己的基因来学习新的技能，但这么做的代价就是演化速度的减慢。此前的研究中，科学家发现鱿鱼的RNA（核糖核酸，负责蛋白质合成的分子）编码区域表现出非常高的编辑率。在这些结果的基础上，来自美国芝加哥大学海洋生物实验室的科学家发现，乌贼大脑中超过60%的RNA转录物是通过重编码记录下来的，而人类身上这一比例只有1%。
在后续研究中，科学家在其他3个头足类物种中发现了同样活跃的RNA编辑水平。这3个物种包括两种章鱼和一种墨鱼，它们都属于蛸亚纲（Coleoidea）。研究人员还鉴别出了数千个演化过程中保存下来的RNA重编码位点。RNA编辑现象在这些动物的神经系统中尤为突出，影响了许多在大脑功能和结构中起关键作用的蛋白质合成。
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