Τα δύο τρίτα των νευρώνων ενός χταποδιού βρίσκονται στα πλοκάμια του, επιτρέποντάς τους να λειτουργούν αυτόνομα.

Το χταπόδι (Octopus vulgaris) διαθέτει ένα από τα πιο περίπλοκα νευρικά συστήματα στον κόσμο των ασπόνδυλων, με συνολικά περίπου 500 εκατομμύρια νευρώνες. Η ιδιαιτερότητά του έγκειται στο γεγονός ότι μόνο το ένα τρίτο αυτών των κυττάρων βρίσκεται στον κεντρικό εγκέφαλο, ενώ το υπόλοιπο 60% με 70% κατανέμεται στα πλοκάμια. Αυτή η δομή επιτρέπει σε κάθε πλοκάμι να διαθέτει το δικό του «τοπικό εγκέφαλο» που επεξεργάζεται αισθητηριακές πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο.Μελέτες από ερευνητές στο Εβραϊκό Πανεπιστήμιο της Ιερουσαλήμ έχουν δείξει ότι τα πλοκάμια μπορούν να εκτελούν σύνθετες κινήσεις, όπως το άνοιγμα κοχυλιών, χρησιμοποιώντας τοπικά αντανακλαστικά τόξα. Ο κεντρικός εγκέφαλος στέλνει μόνο γενικές εντολές κίνησης, ενώ οι λεπτομέρειες της εκτέλεσης επαφίενται στο νευρικό δίκτυο του κάθε πλοκαμιού. Αυτό το σύστημα μειώνει τον φόρτο επεξεργασίας του κεντρικού εγκεφάλου και επιτρέπει στο χταπόδι να διαχειρίζεται πολλαπλές εργασίες ταυτόχρονα.Επιπλέον, κάθε πλοκάμι διαθέτει εκατοντάδες βεντούζες, καθεμία από τις οποίες είναι εξοπλισμένη με χημειοϋποδοχείς και μηχανοϋποδοχείς. Αυτό σημαίνει ότι το χταπόδι μπορεί να «γεύεται» και να «αισθάνεται» το περιβάλλον του με εξαιρετική ακρίβεια χωρίς να χρειάζεται οπτική επαφή. Η αυτόνομη φύση των πλοκαμιών είναι τόσο ισχυρή που ένα αποκομμένο πλοκάμι μπορεί να συνεχίσει να αναζητά τροφή και να απομακρύνεται από επώδυνα ερεθίσματα για έως και μία ώρα μετά τον ακρωτηριασμό.