Nowe badania wskazują na cykl snu podobny do ludzkiego u głowonogów

Kiedy ośmiornice drzemią na dnie morskim, ich skóra czasami pulsuje szeregiem kolorów, a innym razem stają się blade i gładkie. Te naprzemienne wzorce oznaczają dwa odrębne etapy cyklu snu ośmiornicy, sugeruje nowe, małe badanie.

Podczas „aktywnego snu”, kiedy skóra ośmiornicy “marszczy się olśniewającymi kolorami”, głowonóg może doświadczyć czegoś podobnego do ludzkiej fazy snu REM (rapid eye movement sleep) – napisali autorzy w badaniu opublikowanym 25 marca w czasopiśmie iScience. Ludzie śnią w większość podczas fazy REM, ale na razie nie wiemy, czy głowonogi również odpływają do krainy snów – ani o czym śniliby, gdyby tak było.

„Te wszystkie spekulacje na temat śnienia, musimy traktować ostrożnie” – powiedziała starszy autor Sidarta Ribeiro, neurobiolog z Brain Institute of the Federal University of Rio Grande do Norte w Brazylii. Zauważył, że epizody aktywnego snu ośmiornicy występują w krótkich wybuchach, trwających od kilkudziesięciu sekund do nieco ponad minuty.

„U ssaków… aktywny sen, który nazywamy snem REM, jest znacznie dłuższy. Trwa minuty, dziesiątki minut” – powiedział Ribeiro. Tak więc, „nawet jeśli w umyśle ośmiornicy dzieje się jakaś wewnętrzna narracja, która przechodzi przez aktywny sen, jest bardzo mało prawdopodobne, aby miała długi sny” – powiedział.

Ale nawet jeśli ośmiornice nie śnią podczas tych ulotnych chwil aktywnego snu, stan snu może nadal odgrywać ważną rolę w uczeniu się i zapamiętywaniu stworzeń, podobnie jak ludzkie wspomnienia są wzmacniane podczas fazy REM, powiedział Ribeiro. Autorzy planują zbadać wpływ różnych stanów snu na uczenie się ośmiornic w przyszłości.

Psst, śpisz?

Ośmiornice zmieniają kolor za pomocą chromatoforów – wyspecjalizowanych narządów pigmentowych – które rozszerzają się i kurczą pod skórą, zmieniając kolory i wzory na jej powierzchni. Podczas snu ośmiornice mogą zmieniać kolor, aby wtopić się w otaczające środowisko, ale nie wiadomo, dlaczego zwierzęta zmieniają kolor podczas odpoczynku, a niewiele badań nad snem ośmiornic zbadało to zjawisko.

W poprzednich badaniach ośmiornicy zwyczajnej ( Octopus vulgaris ) naukowcy opisywali tylko tak zwany „spokojny sen”, kiedy zwierzę siedzi bardzo nieruchomo, a jego skóra zmienia kolor na upiornie biały, powiedziała Sylvia Medeiros, doktorantka w Brain Institute. Żywy, „aktywny” stan snu został dokładniej opisany u mątwy zwyczajnej ( Sepia officinalis ), ale w badaniach tych nie sprawdzono, czy mątwy naprawdę spały, czy po prostu znajdowały się w „stanie cichej czujności [state of quiet alertness]”.

Aby potwierdzić, że zwierzę naprawdę śpi, naukowcy testują jego „próg pobudzenia”, czyli ilość czasu potrzebną stworzeniu na reakcję na bodziec. Na przykład, gdy nie śpi, ośmiornica szybko zareaguje na fizyczne wibracje w swoim zbiornika lub na nagrania z dźwiękiem krabów, które są odtwarzane tuż za szkłem. Śpiąca ośmiornica zareaguje znacznie wolniej lub może nie zareagować wcale, ponieważ najpierw musi wybudzić się ze snu.

Zespół przeprowadził eksperymenty pobudzające z czterema tropikalnymi ośmiornicami z gatunku Octopus insularis, które Medeiros zebrał 9,7 kilometra od laboratorium w Brazylii. Autorzy zarejestrowali na wideo, zachowanie ośmiornic w stanie czujności i spoczynku aby je ocenić. Zauważając wzorce w zachowaniu głowonogów, następnie testowali progi pobudzenia w różnych stanach behawioralnych; na przykład testowali zwierzęta zarówno wtedy, gdy były czujne i eksplorowały swoje zbiorniki, jak i kiedy były nieruchome i wydawały się odpoczywać.

Naukowcy odkryli, że ośmiornice nie tylko naprawdę śpią podczas aktywnego snu, ale zwierzęta również przełączają się między spokojnym i aktywnym snem w przewidywalny sposób.

„Zidentyfikowany przez nich związek między spokojnym i aktywnym snem jest szczególnie ekscytujący” – powiedziała Sara Stevens, akwarystka z Butterfly Pavilion w Westminster w Kolorado, która nie brała udziału w badaniu. „Weryfikują wzorce, które widzieliśmy u ośmiornic, którymi opiekujemy się od lat” – powiedziała Stevens. Jednakże, ponieważ nowe prace obejmowały tylko cztery ośmiornice tego samego gatunku, potrzebne będą większe badania, aby potwierdzić wyniki – zauważyła.

Wyraźny wzór snu

Zespół zaobserwował, że kolory znikają ze skóry ośmiornic podczas „spokojnego snu”, a ich źrenice się kurczą. W tym stanie zwierzęta stają się całkiem nieruchome, z wyjątkiem sporadycznych miękkich, powolnych ruchów ich przyssawek i końcówek ramion. Okresy spokojnego snu mogą trwać od kilku minut do około pół godziny.

„Spokojny sen prawie zawsze poprzedza aktywny sen” – powiedział Ribeiro. „Zwykle to długie, spokojne epizody snu trwające dłużej niż sześć minut prowadzą do epizodu aktywnego snu” – dodał.

Spektakularna zmiana wizualna oznacza przejście między spokojnym a aktywnym snem. Chromatofory na głowie i płaszczu ośmiornicy – bulwiastej strukturze mieszczącej organy zwierzęcia – wykazują „nagłe jednoczesne ciemnienie”. Następnie zwierzę zaczyna drgać, kurcząc przyssawki, poruszając oczami i zwiększając szybkość wentylacji. Ośmiornica również rozszerza i kurczy źrenice, a żywe kolory spływają po całym ciele.

Chociaż jej źrenice czasami się rozszerzają, ośmiornica nie reaguje w tym stanie na bodźce wzrokowe – podobnie jak osoby śpiące z otwartymi oczami. Te nagłe ataki ruchu i koloru pojawiają się okresowo, w mniej więcej 30- do 40-minutowych odstępach.

„To naprawdę przypomina to, co widzisz u gadów i ptaków: długi, spokojny sen, po którym następują krótkie epizody aktywnego snu” – powiedział Ribeiro. Sen ssaków przebiega według podobnego schematu, ale sen aktywny (REM), zwykle trwa dłużej u innych zwierząt, powiedział.

U ssaków przejściu w sen REM towarzyszą zmiany fizjologiczne, które pomagają przekształcić wspomnienia krótkoterminowe w długoterminowe w mózgu, zauważył Ribeiro. Nadal nie jest jasne, czy aktywny sen służy podobnemu celowi u ptaków czy gadów, a w przypadku ośmiornic nie mamy pojęcia – powiedział.

Autorzy planują zbadać, czy zmiany w cyklu snu ośmiornicy wpływają na jej zdolność uczenia się nowych zadań; na przykład naukowcy mogą zbadać, jak efektywnie – pozbawione snu ośmiornice – mogą uczyć się i zapamiętywać. Oprócz testów behawioralnych zespół planuje zbadać, czy ośmiornice wyrażają określone geny lub budują określone białka podczas aktywnego snu, tak jak robią to ssaki podczas fazy REM.

W pewnym momencie mają również nadzieję zarejestrować aktywność elektryczną neuronów ośmiornicy podczas snu, ale to stanowi niewiarygodne wyzwanie – stwierdzili autorzy. Po pierwsze, miękkim stworzeniom bez kości brakuje stałych części ciała, do których naukowcy mogliby łatwo przymocować elektrody, powiedział Ribeiro. Co więcej, zwierzęta szarpią i ciągną wszystko, co znajduje się na ich ciałach, powiedział Medeiros.

„Dodanie wody do równania przenosi je na zupełnie inny poziom trudności” – dodała Stevens.

Wśród tych wielu wyzwań wciąż pozostaje ogromne pytanie: czy ośmiornice śnią, czy nie?

„Moje przeczucie mówi mi, że tak, ale jesteśmy otwarci na wszystko” – powiedział Ribeiro.

Dopóki zespół nie będzie w stanie “zebrać zapisów” neuronowych ośmiornic, możliwe będzie zbadanie ich teoretycznych snów poprzez szczegółowe zapisy kolorów i wzorów na ich skórze – zauważył. Jeśli ośmiornica przybiera określony schemat kolorów podczas snu, który odpowiada zachowaniu w jej życiu na jawie, takim jak zaloty, może to potencjalnie zapewnić okno na to, o czym śni zwierzę. Scenariusz jest podobny do obserwowania psa warczącego lub drgającego we śnie.

Używanie kolorów i wzorów na skórze ośmiornicy do odczytywania ich snów może być osiągalne ale potrzebne są dalsze badania, aby zrozumieć fazy snu ośmiornic, powiedział Ribeiro.

Źródło: Nicoletta Lanese

Cyclic alternation of quiet and active sleep states in the octopus

Zdjęcie: Photo by Vlad Tchompalov on Unsplash

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x