Două treimi din neuronii unei caracatițe se află în tentacule, permițând fiecărui braț să acționeze independent de creier.

Caracatițele posedă unul dintre cele mai complexe sisteme nervoase dintre nevertebrate, având un raport creier-corp similar cu cel al unor vertebrate. Un studiu publicat în jurnalul Current Biology subliniază că acest sistem este organizat ierarhic, dar extrem de descentralizat. Creierul central conține doar o treime din totalul de 500 de milioane de neuroni, restul fiind localizați în ganglionii brațelor.Fiecare braț dispune de un sistem de control motor independent, ceea ce înseamnă că poate procesa informații senzoriale și poate lua decizii locale. Cercetătorii de la Universitatea Ebraică din Ierusalim au demonstrat că brațele pot executa mișcări complexe de reflex și pot identifica texturi sau gusturi prin chemoreceptorii de pe ventuze. Această arhitectură neurală reduce sarcina de procesare a creierului central în timpul vânătorii.Această inteligență distribuită permite caracatiței să rezolve probleme multiple simultan. În timp ce creierul central se ocupă de navigație și camuflaj, brațele pot explora crăpăturile stâncilor pentru hrană. Chiar și în cazul amputării, un braț separat poate prezenta reflexe de retragere la durere sau poate încerca să prindă obiecte timp de câteva ore. Acest model biologic inspiră în prezent dezvoltarea roboticii soft și a inteligenței artificiale descentralizate.