Sen jest kluczowym mechanizmem wśród kręgowców. Składają się nań dwie odmienne fazy – płytsza NREM i druga, głębsza – REM, które następują po sobie cyklicznie. Faza REM charakteryzuje się ruchami oczu, skurczami mięśni i marzeniami sennymi.
WIDEO…
Czy w analogiczny sposób śpią również bezkręgowce? Do tej pory brakowało na to przekonujących dowodów. Pytanie, czy zwierzęta o prostszych układach nerwowych doświadczają złożonych stadiów snu, pozostawało zagadką biologii.
Sen małego myśliwego
Biolodzy z Uniwersytetu w Bonn, pod kierunkiem dr Danieli C. Rößler i Nadji Geiger, zbadali australijskiego skakuna Portia fimbriata. Ten pająk wielkości monety jednozłotowej słynie z wyjątkowej inteligencji łowieckiej
Portia fimbriata poluje na inne pająki, imitując drgania owadów w sieci, by zwabić swoje ofiary. Tak zaawansowane zdolności poznawcze uczyniły z tego gatunku idealny gatunek do badań nad snem u pajęczaków.
Jak podglądano śpiące pająki w ciemności?
Pająki umieszczono w pojemnikach o średnicy 12 cm i obserwowano pod zmiennym oświetleniem, rejestrując dobowy rytm. W nocy wykorzystano kamery na podczerwień do dokumentowania pozycji śpiącego pająka.
Aby upewnić się, że zwierzęta śpią, badacze użyli bodźca akustycznego i mierzyli czas reakcji. Przeprowadzono też testy deprywacji snu, badając zjawisko odbicia snu – czyli nadrabiania zaległego spoczynku.
Czy po raz pierwszy wykryto fazę REM u pająków?
Jest to pierwsze kompleksowe potwierdzenie eksperymentalne prawdziwego snu z fazą przypominającą REM u pająków. Opublikowane w „PNAS” wyniki dowodzą, że skakun przechodzi przez dwa stadia snu.
W fazie REM zaobserwowano ruchy oczu i drgania odnóży. Obniżona wrażliwość na bodźce oraz potrzeba odrabiania snu po wybudzeniu ostatecznie potwierdzają dwufazowy sen u pajęczaków.
Podczas spoczynku u pająków zaobserwowano charakterystyczne szybkie ruchy narządu wzroku oraz skurcze i drgania odnóży, które są fizycznym odpowiednikiem ludzkiej fazy REM.
Jak zbadać mózg pająka? Nie ma tak małego czepka EEG
Głównym wyzwaniem w czasie tych badań było dobranie bodźca wybudzającego, na który pająki reagowałyby wiarygodnie. Z braku możliwości pomiaru aktywności mózgu (do tej pory naukowcy nie opracowali tak maleńkiego czepka EEG), badacze polegali na wskaźnikach behawioralnych.
Wymagało to wielodniowej dokumentacji wideo i analizy gigantycznych zbiorów danych. W ten sposób eksperci dbali to, by nie pomylić odruchów pająka ze stanem głębokiego snu.
Znaczenie odkrycia i przyszłe kierunki badań
Odkrycie rzuca nowe światło na ewolucję snu. Wygląda na to, że faza REM nie jest zarezerwowana dla kręgowców, lecz stanowi uniwersalny mechanizm biologiczny. Badacze planują zbadać ewolucję snu u innych gatunków pająków, nie tylko w laboratorium, ale też w naturze oraz sprawdzić wpływ zanieczyszczenia światłem w nocy i zmian klimatycznych na te organizmy.
Nierozwiązana nadal pozostaje zagadka, czy pająki śnią. Eksperyment dowodzi istnienia stanu fizjologicznego analogicznego do ludzkiej fazy REM natomiast odpowiedź na pytanie, co dzieje się wtedy w mózgu pajęczaka i czy towarzyszą temu subiektywne wrażenia, wymaga dalszych badań.
Źródło: PNAS
