O caracatiță are nouă creiere: unul central și câte unul în fiecare dintre cele opt brațe.

Caracatițele posedă aproximativ 500 de milioane de neuroni, însă distribuția acestora este unică în regnul animal. Un studiu publicat în jurnalul Current Biology subliniază că sistemul lor nervos este organizat în trei structuri principale: creierul central, lobii optici și sistemul nervos al brațelor. Aproximativ 350 de milioane de neuroni sunt localizați direct în tentacule, formând ganglioni care funcționează ca centre de control locale.Această arhitectură permite brațelor să proceseze informații senzoriale fără a supraîncărca creierul central. Cercetătorii de la Universitatea Ebraică din Ierusalim au demonstrat că un braț secționat poate continua să prindă obiecte și să evite stimulii dureroși timp de peste o oră. Acest lucru confirmă faptul că reflexele și mișcările de bază sunt gestionate la nivel local, nu central.Fiecare ventuză de pe brațele caracatiței este dotată cu mii de receptori chimici și tactili. Acest lucru înseamnă că brațele nu doar se mișcă, ci „gândesc” și „gustă” mediul înconjurător în timp ce explorează crăpăturile stâncilor. Această adaptare evolutivă le oferă un avantaj major în multitasking, fiind capabile să vâneze și să se camufleze simultan.Sistemul lor nervos este adesea comparat de astrobiologi și neurologi cu o inteligență extraterestră datorită modului radical diferit de organizare față de vertebrate. Capacitatea de a procesa informații în paralel face din caracatiță unul dintre cele mai inteligente nevertebrate de pe Pământ. Această structură complexă a fost documentată extensiv în studii de neurobiologie marină începând cu anii 1960.