V Dreams of Color: Chobotnice vykazují spánkové vzorce podobné REM

souhrn: Chobotnice, i přes své zcela odlišné mozkové struktury, vykazují spánkové cykly podobné jako lidé.

Výzkum odhaluje, že chobotnice vstupují do aktivní spánkové fáze podobné REM spánku u lidí, což naznačuje přítomnost této spánkové fáze v komplexním poznávání napříč druhy. Vědci také zjistili, že poruchy spánku nutí chobotnice, aby se do této aktivní fáze vracely častěji, což potvrzuje její nezbytnost.

A konečně, změny ve vzorcích kůže chobotnic během této fáze aktivního spánku naznačují, že mohou „snít“ svým vlastním jedinečným způsobem.

Klíčová fakta:

1. Chobotnice vykazují aktivní spánkovou fázi podobnou REM spánku u savců, což naznačuje, že tato spánková fáze se u organismů s komplexním poznáním vyvinula nezávisle.
2. Narušení spánku způsobuje, že chobotnice vstupují do této aktivní spánkové fáze častěji, což zdůrazňuje její důležitost.
3. Během této fáze aktivního spánku měnící se kožní vzorce chobotnice naznačují, že může „snít“ nebo si nacvičovat zážitky bdělosti.

zdroj: oist

Když chobotnice spí, jejich období klidu se prolínají s krátkými obdobími zběsilé činnosti. Jejich paže a oči cukají, jejich dech se zrychluje a jejich kůže září zářivými barvami.

Nyní vědci z Okinawského institutu vědy a technologie (OIST) ve spolupráci s Washingtonskou univerzitou zkoumali mozkovou aktivitu a vzorování kůže u chobotnic (octopus laqueus) během tohoto aktivního období spánku a zjistil, že se velmi podobá nervové aktivitě a chování při tvorbě kůže pozorované po probuzení. K aktivitě podobné bdělosti dochází také během spánku s rychlým pohybem očí (REM) u savců – ve fázi, ve které se vyskytuje většina snů.

Studie zveřejněná 28. června v Přírodazdůrazňuje pozoruhodné podobnosti mezi spánkovým chováním chobotnic a lidmi a poskytuje fascinující pohled na původ a funkci spánku.

Zdá se, že všechna zvířata vykazují nějakou formu spánku, dokonce i jednoduchá zvířata, jako jsou medúzy a ovocné mušky. „Dlouhou dobu se vědělo pouze to, že obratlovci cyklovali mezi dvěma různými fázemi spánku,“ řekl vedoucí výzkumu profesor Sam Reiter, který vede Computational Neuroscience Unit na OIST.

„Skutečnost, že dvoufázový spánek se vyvinul nezávisle u vzdáleně příbuzných organismů, jako jsou chobotnice, které mají velké mozkové struktury, ale jsou velmi odlišné od obratlovců, naznačuje, že aktivní fáze podobná bdělosti může být obecným rysem komplexního poznání.“ “ řekl autor Dr. Linoy Meshulam., statistický fyzik z University of Washington, který pomáhal navrhnout výzkum během své tříměsíční rezidence na OIST jako host v programu Theoretical Science Visiting Program.

Pro začátek vědci zkoumali, zda chobotnice během tohoto aktivního období skutečně spaly. Testovali, jak chobotnice reagují na fyzické podněty, a zjistili, že když byly chobotnice v klidné, aktivní fázi spánku, vyžadovaly před reakcí silnější stimulaci, než když byly vzhůru.

Tým také zjistil, že pokud brání chobotnici ve spánku nebo jej narušují během aktivní fáze spánku, chobotnice následně vstupují do aktivního spánku dříve a častěji.

„Toto kompenzační chování vyniká v aktivní fázi jako klíčová fáze spánku, kterou chobotnice potřebují, aby správně fungovaly,“ řekla Aditi Pophale, spoluautorka studie a doktorandka na OIST.

Vědci se také ponořili do mozkové aktivity chobotnice během bdění a spánku. Během tichého spánku vědci viděli zřetelné mozkové vlny velmi podobné určitým křivkám pozorovaným během non-REM spánku v mozcích savců nazývaných spánková vřetena.

Ačkoli přesná funkce těchto křivek není jasná ani u lidí, vědci se domnívají, že pomáhají zlepšit vzpomínky. Pomocí sofistikovaného mikroskopu navrženého prvním spoluautorem Dr. Tomoyuki Mano vědci zjistili, že tyto spánkové vřetenovité vlny se vyskytují v oblastech mozku chobotnic spojených s učením a pamětí, což naznačuje, že tyto vlny mohou vykonávat podobnou funkci. k lidem.

Přibližně jednou za hodinu se chobotnice dostaly asi na minutu do fáze aktivního spánku. Během této fáze byla mozková aktivita chobotnic velmi podobná jejich bdělé mozkové aktivitě, podobně jako REM spánek u lidí.

Výzkumná skupina také zachytila ​​a analyzovala měnící se vzory kůže chobotnice při bdění a spánku v ultra vysokém rozlišení 8K.

„Zobrazením v tomto vysokém rozlišení můžeme vidět, jak se každá jednotlivá pigmentovaná buňka chová, abychom vytvořili celkový vzor pokožky,“ řekl Dr. Meshulam. „To nám může pomoci vytvořit jednoduché modely vzorů pleti, abychom pochopili obecné principy chování vzorců bdění a spánku.“

Když je chobotnice vzhůru, ovládá tisíce drobných pigmentových buněk ve své kůži a vytváří tak širokou škálu různých kožních vzorů. Používají tyto vzory k maskování v různých prostředích a při společenských projevech nebo hrozbách, jako je varování před predátory a vzájemná komunikace. Během aktivního spánku vědci uvádějí, že chobotnice procházejí stejnými kožními vzory.

Vědci uvedli, že podobnosti mezi aktivním spánkem a bděním lze vysvětlit různými důvody. Jedna z teorií je, že chobotnice mohou praktikovat své kožní vzory, aby zlepšily maskovací chování při bdělém stavu, nebo jednoduše aby zachovaly pigmentové buňky.

Další zajímavou myšlenkou je, že chobotnice mohou znovu prožívat a učit se z bdělých zážitků, jako je lov nebo schovávání se před predátorem, a tím reaktivovat kožní vzor spojený s každým zážitkem. Jinými slovy, mohli udělat něco podobného jako sen.

„V tomto smyslu, zatímco lidé mohou verbálně hlásit typ snů, které měli, jakmile se probudí, vzor kůže chobotnice slouží jako vizuální odečet jejich mozkové aktivity během spánku,“ řekl profesor Reiter.

Dodal: „V současné době nevíme, která, pokud vůbec nějaká, z těchto interpretací by mohla být správná. Velmi nás zajímá další vyšetřování.“

O tomto výzkumu v Neuroscience News

autor: Tomomi Okubo
zdroj: oist
sdělení: Tomomi Okubo – OIST
obrázek: Obrázek připsán Neuroscience News

Původní vyhledávání: otevřený přístup.
„Vzorek kůže a nervová aktivita během spánku chobotniceAutor Sam Reiter a kol. Příroda

shrnutí

Vzorek kůže a nervová aktivita během spánku chobotnice

Během spánku se u mnoha skupin obratlovců střídají nejméně dvě fáze spánku: REM a spánek s pomalými vlnami, které se částečně vyznačují synchronizovanou mozkovou aktivitou podobnou bdění.

Zde identifikujeme nervové a behaviorální koreláty dvou fází spánku u chobotnic, mořských bezobratlých, kteří se evolučně odchýlili od obratlovců asi před 550 miliony let a nezávisle na sobě vyvinuli velké mozky a sofistikovanost chování. „Tichý“ spánek u chobotnic je rytmicky přerušován 60sekundovými záchvaty výrazných pohybů těla a rychlými změnami tvaru a struktury pokožky.

Ukazujeme, že tyto záchvaty jsou homogenně regulované, rychle reverzibilní a přicházejí se zvýšeným prahem vzrušení, což představuje odlišnou „aktivní“ fázi spánku.

Výpočetní analýza aktivního spícího kožního vzoru odhaluje rozmanitou dynamiku prostřednictvím řady vzorů, které jsou zachovány u chobotnic a silně se podobají těm, které lze vidět během bdělosti.

Vysoce intenzivní elektrofyziologické záznamy z centrálního mozku odhalují, že aktivita lokálního pole (LFP) během aktivního spánku je podobná aktivitě během bdělosti. Aktivita LFP se v různých oblastech mozku liší, přičemž nejsilnější aktivita během aktivního spánku byla pozorována v horních frontálních a cefalických lalocích, což jsou anatomicky spojené oblasti spojené s funkcí učení a paměti.

Během klidného spánku jsou tyto oblasti relativně tiché, ale generují oscilace LFP, které se frekvencí a trváním podobají vřeténkám spánku savců.

Rozsah podobností s obratlovci naznačuje, že aspekty dvoufázového spánku u chobotnic mohou představovat konvergující rysy komplexního poznání.