Авторы нового исследования утверждают, что осьминоги входят в активную фазу сна, похожую на фазу быстрого сна у людей, что предполагает существование этой стадии сна в сложном познании. Ученые также обнаружили, что нарушение сна побуждает осьминогов чаще возвращаться в эту активную стадию, что подчеркивает ее необходимость. Наконец, изменения в узорах кожи осьминогов во время этой активной фазы сна позволяют предположить, что они могли «видеть сны» своим уникальным способом. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature.
Новизна исследования
Когда осьминоги спят, их спокойные периоды дремоты перемежаются короткими вспышками сильной активности. Их щупальца и глаза дергаются, дыхание учащается, а кожа вспыхивает яркими цветами.
Теперь исследователи из Окинавского института науки и технологий (OIST) в сотрудничестве с Вашингтонским университетом (University of Washington) внимательно изучили активность мозга и структуру кожи у осьминогов (Octopus laqueus) в этот активный период сна и обнаружили, что они очень похожи на нейронную активность и поведение кожи, наблюдаемое в состоянии бодрствования. Активность, подобная бодрствованию, также возникает во время сна с быстрыми движениями глаз (REM) у млекопитающих — фазы, в которой происходит большинство сновидений.
Ученые подчеркивают удивительное сходство между поведением осьминогов и людей во сне и дает захватывающую информацию о происхождении и функциях сна.
«Кажется, все животные в той или иной форме спят, даже такие простые животные, как медузы и плодовые мушки. Но долгое время было известно, что только позвоночные циклически переключаются между двумя разными стадиями сна», — комментирует автор исследования, профессор Сэм Рейтер (Sam Reiter).
«Тот факт, что двухстадийный сон независимо развился у отдаленно родственных существ, таких как осьминоги, которые имеют большие, но совершенно отличные от позвоночных структуры мозга, предполагает, что наличие активной, похожей на бодрствование стадии может быть общей чертой сложного познания», — добавляет доктор Линой Мешулам (Leenoy Meshulam) из Вашингтонского университета.
Осьминогам необходим сон
Для начала ученые проверили, действительно ли осьминоги спали в этот активный период. Исследователи проверили, как осьминоги реагируют на физический раздражитель, и обнаружили, что как в спокойной, так и в активной стадии сна осьминогам требовалась более сильная стимуляция, прежде чем реагировать, по сравнению с тем, когда они бодрствовали.
Команда ученых также обнаружила, что если это мешало осьминогам спать или мешало им во время активной фазы сна, осьминоги позже входили в активный сон раньше и чаще.
«Это компенсаторное поведение определяет активную стадию сна как важную стадию сна, необходимую для правильного функционирования осьминогов», — объясняет Адити Пофале (Aditi Pophale), соавтор исследования.
Исследователи также изучили активность мозга осьминогов во время бодрствования и сна. Во время спокойного сна ученые наблюдали характерные мозговые волны, которые очень напоминают определенные формы волн, наблюдаемые во время медленного сна в мозге млекопитающих, называемые веретенообразные волны сна.
Хотя точная функция этих волновых форм неясна даже у людей, ученые считают, что они помогают консолидировать воспоминания. Используя передовой микроскоп, созданный соавтором исследования, доктором Томоюки Мано (Tomoyuki Mano), исследователи определили, что эти веретенообразные волны сна возникают в областях мозга осьминогов, связанных с обучением и памятью, предполагая, что эти волны потенциально выполняют аналогичную функцию у людей.
Примерно раз в час осьминоги входили в фазу активного сна примерно на минуту. На этом этапе активность мозга осьминогов очень напоминала активность их мозга во время бодрствования, точно так же, как у людей в фазе быстрого сна.
Исследовательская группа также зафиксировала и проанализировала изменение рисунка кожи осьминогов, когда они бодрствуют и спят, в сверхвысоком разрешении 8K.
«Снимая в таком высоком разрешении, мы можем увидеть, как ведет себя каждая отдельная пигментированная клетка, чтобы создать общий рисунок кожи», — добавляет доктор Мешулам.
Во время бодрствования осьминоги контролируют тысячи крошечных пигментированных клеток кожи, создавая огромное количество различных узоров кожи. Они используют эти узоры, чтобы маскироваться в различных средах, а также в проявлениях угроз, таких как предупреждение хищников и общение друг с другом. Ученые сообщили, что во время активного сна у осьминогов повторяются одни и те же узоры на коже.
По мнению ученых, сходство между активным сном и бодрствованием можно объяснить множеством причин. Одна из теорий состоит в том, что осьминоги могут практиковать свой рисунок кожи, чтобы улучшить свое поведение маскировки во время бодрствования или просто поддерживать пигментные клетки.
Еще одна интригующая идея заключается в том, что осьминоги могут заново переживать и учиться на своем опыте бодрствования, таком как охота или укрытие от хищника, и повторно активировать рисунок кожи, связанный с каждым опытом. Другими словами, они могли делать что-то похожее на сон.
«В этом смысле, в то время как люди могут устно сообщать о том, какие сны им приснились, только после пробуждения, рисунок кожи осьминогов служит визуальным индикатором активности их мозга во время сна», — заключил профессор Рейтер. «В настоящее время мы не знаем, какое из этих объяснений может быть правильным. Мы очень заинтересованы в дальнейшем расследовании».
Авторы другого исследования утверждают, что зрительная система осьминога имеет поразительное сходство с таковой у человека
