Мечтают ли другие животные? | Наука

Молодые пауки-прыгуны висят на нитке всю ночь в коробке, в лаборатории. Время от времени их ноги сгибаются, прядильные волокна дергаются, а сетчатка их глаз, видимая сквозь полупрозрачные экзоскелеты, смещается вперед и назад.

«То, что делают эти пауки, похоже, очень похоже на быстрый сон», — говорит Даниэла Рёсслер, поведенческий эколог из Университета Констанца в Германии. Во время фазы быстрого сна (что означает быстрое движение глаз) глаза спящего животного, помимо других особенностей, непредсказуемо бегают.

У людей фаза быстрого сна — это время, когда наиболее сновидение случается, особенно самые яркие сны. Это приводит к интригующему вопросу: если у пауков есть быстрый сон, могут ли сны также разворачиваться в их мозгу размером с маковое зернышко?

Рёсслер и ее коллеги сообщили о пауках, вращающих сетчатку, в 2022 году. Тренировочные камеры на 34 пауках, они обнаружили, что у существ были короткие периоды, подобные фазе быстрого сна, примерно каждые 17 минут. Поведение, бросающее взгляд, было характерно для этих схваток: этого не происходило иногда ночью, когда прыгающие пауки шевелились, потягивались, поправляли свои шелковые нити или очищали себя прикосновением ноги.

Хотя пауки неподвижны в преддверии приступов, подобных фазе быстрого сна, команда еще не доказала, что они спят. Но если окажется, что это так – и если то, что выглядит как БДГ, на самом деле является БДГ, – сновидения вполне возможны, говорит Рёсслер. Она считает, что легко представить, что паукам-скакунам, как животным с отличным зрением, сны могут принести пользу как способ обработки информации, которую они получают в течение дня.

Рёсслер — не единственный исследователь, размышляющий над подобными вопросами на животных, находящихся далеко от нас. Сегодня исследователи находят признаки быстрого сна у более широкого круга животных, чем когда-либо прежде: у пауков, ящериц, каракатиц, рыбок данио. Растущая цифра заставляет некоторых исследователей задаваться вопросом, является ли сновидение, состояние, которое когда-то считалось ограниченным только людьми, гораздо более распространенным, чем считалось ранее.

Помимо быстрых движений глаз, быстрый сон обычно характеризуется рядом особенностей: временным параличом скелетных мышц, периодическими подергиваниями тела и увеличением мозговой активности, дыхания и частоты сердечных сокращений. Наблюдаемый у спящих младенцев в 1953 году, REM вскоре был идентифицирован и у других млекопитающих, таких как кошки, мыши, лошади, овцы, опоссумы и броненосцы.

События в мозге во время быстрого сна хорошо описаны, по крайней мере, у людей. В периоды медленного сна, также известные как спокойный сон, активность мозга синхронизируется. Нейроны срабатывают одновременно, а затем затихают, особенно в коре головного мозга, вызывая всплески активности, известные как медленные волны. Во время быстрого сна, напротив, мозг демонстрирует всплески электрической активности, напоминающие пробуждение.

Даже у млекопитающих быстрый сон не у всех одинаков. Сумчатые млекопитающие, называемые ехиднами. показать характеристики быстрого и медленного сна в то же время. Сообщения о китах и ​​дельфинах предполагают, что они, возможно, не вообще испытать быстрый сон. У птиц быстрый сон, который сопровождается подергиванием клювов и крыльев, а также потерей тонуса мышц, поддерживающих голову.

Тем не менее, исследователи начинают находить схожие состояния сна во многих ветвях животного древа жизни.

Например, в 2012 году исследователи сообщили состояние, подобное сну, у каракатиц, а также любопытное поведение, подобное фазе быстрого сна, во время этого предполагаемого состояния сна: периодически животные быстро двигали глазами, подергивали руками и меняли окраску своего тела. Во время стажировки в Морской биологической лаборатории в Вудс-Хоул, штат Массачусетс, биолог-бихевиорист Тереза ​​Иглесиас исследовала это явление дальше, собрав терабайты видео с полдюжиной каракатиц.

У всех шестерых наблюдались приступы активности, подобной фазе быстрого сна, которые повторялись примерно каждые 30 минут: всплески движений руками и глазами, во время которых их кожа устраивала шоу, прыгая через множество цветов и узоров. Существа мигали камуфляжными сигналами и сигналами, привлекающими внимание, оба из которых отображаются во время бодрствования. Поскольку мозг головоногих моллюсков напрямую контролирует структуру кожи, «это позволяет предположить, что активность мозга становится немного дикой», — говорит Иглесиас, сейчас работающий в Окинавском институте науки и технологий в Японии.

С тех пор исследователи наблюдали подобное состояние у осьминогов. Если снятся осьминоги и каракатицы, «это просто разрушает все наши представления о том, что человечество такое особенное», — говорит Иглесиас.

Исследователи также наблюдали Фаза быстрого сна у бородатых драконов путем записи сигналов с электродов в их мозгу. И они сообщили как минимум два состояния сна у рыбок данио на основе особенностей мозга рыб. В одном из состояний нейронная активность синхронизировалась, как это происходит на стадии медленного сна у млекопитающих. В другом состоянии рыба демонстрировала нейронную активность, напоминающую состояние бодрствования, как это происходит в фазе быстрого сна. (Рыба не показывала быстрых движений глаз.)

Наблюдая за множественными стадиями сна у такого эволюционно далекого от нас родственника, авторы предположили, что разные типы сна возникли сотни миллионов лет назад. Теперь известно, что мухи тоже могут порхать между два или более состояний сна. У круглых червей, по-видимому, есть только одно состояние сна.

Исследователи рассматривают возможность того, что животные, кроме человека, видят сны во время быстрого сна, потому что в этом состоянии существа ведут себя так же, как бодрствующие, например, мигание узоров у головоногих моллюсков или встряхивание фильеры у пауков. У голубей исследователь сна Джанина Унгурян из Института биологического интеллекта Макса Планка в Мюнхене и Университетского медицинского центра Геттингена вместе с коллегами наблюдала, что зрачки сужаются во время фазы быстрого сна, как и во время ухаживания. Это вызывает вопрос о том, спят ли голуби или каким-то образом заново переживают то, что произошло во время их ухаживания наяву, говорит она.

Быстрый сон также связан с воспроизведением переживаний у некоторых животных. Например, когда исследователи изучили электрическую активность мозга спящих мышей, которые ранее прошли лабиринт, они увидели активация нейронов, которые помогают в навигации и связаны с направлением головы, хотя головы мышей не двигались. Они также наблюдали активность нейронов, связанную с движением глаз. По словам Унгуреана, эта комбинация предполагает, что у мышей, возможно, был опыт, похожий на сон, когда они сканировали окружающую среду.

Учитывая все эти признаки, можно предположить, что животные могут видеть сны, говорит Унгурян. «Однако, если мы рассмотрим эти причины одну за другой, окажется, что ни одна из них не является достаточной». Мозговая активность, связанная с повторением, как у мышей, бегущих по лабиринту, происходит не только во время быстрого сна или фазы быстрого сна, говорит Унгурян. Это также может произойти во время планирования или мечтаний. И связь между быстрым сном и сновидениями не абсолютна: люди видят сны и в медленном темпе, а когда для подавления быстрого сна используются лекарства, участники исследования на людях все еще может видеть длинные и причудливые сны.

В конечном счете, люди знают, что видят сны, потому что могут сообщить об этом, говорит Унгурян. «Но животные не могут сообщить об этом, и это самая большая проблема, с которой мы сталкиваемся при чисто научном и надежном установлении этого факта».

До сих пор ведутся споры о том, для чего вообще нужен REM. «Никто на самом деле не знает, что функция сна – это— не-быстрый или быстрый сон», — говорит Пол Шоу, нейробиолог из Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Одна из наиболее распространенных идей заключается в том, что быстрый сон помогает мозгу формироваться и реорганизовываться. воспоминания; другие теории заключаются в том, что быстрый сон поддерживает развитие мозга, помогает в развитии двигательных систем организма, поддерживает схемы, необходимые для активности бодрствования, чтобы они не ухудшались во время сна, или повышает температуру мозга.

Но если окажется, что РЭМ присутствует у широко распространённых видов в животном мире, это означает, что его роль, какой бы она ни была, может быть очень важной, говорит Иглесиас.

Не все ученые верят, что исследователи видят быстрый сон. Возможно, они просто соответствуют предвзятому представлению о том, что у всех животных есть два состояния сна, и интерпретируют одно из них как фазу быстрого сна, говорит Джером Сигел, нейробиолог, изучающий сон в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. Некоторые из этих животных, например пауки, возможно, даже не спят, утверждает он. «Животные могут делать вещи, которые выглядят одинаково, но физиология не обязательно одинакова», — говорит он.

Исследователи продолжают искать улики. Команда Рёсслера пытается разработать пятна, которые позволили бы им визуализировать мозг паука — это может выявить активацию в областях, функционально аналогичных тем, которые мы используем во сне. Иглесиас и другие имплантировали электроды в мозге головоногих моллюсков и зафиксировали их электрическую активность во время двух состояний сна — одного, которое демонстрирует активность, подобную бодрствованию, и другого, которое представляет собой состояние покоя, с нейронными сигнатурами, подобными тем, которые наблюдаются у млекопитающих. А Унгуреан научил голубей спать на аппарате МРТ и обнаружил, что многие области мозга, которые загораются во время быстрого сна человека, также активируются и у птиц.

Если снятся каракатицы, пауки и множество других животных, это поднимает интересные вопросы о том, что они переживают, говорит Дэвид М. Пенья-Гузман, философ из государственного университета Сан-Франциско и автор книги. Когда животные видят сны: скрытый мир сознания животных. Поскольку сны разворачиваются с точки зрения зрителя, спящие животные должны иметь возможность видеть мир со своей точки зрения, говорит он.

Сновидения также намекают на то, что у них есть творческие способности, добавляет он. «Мы хотим думать, что люди — единственные, кто может осуществить этот отрыв от мира», — говорит он. «Возможно, нам придется немного больше подумать о других животных».

Знаемый журнал — это независимое журналистское предприятие Annual Reviews.

Рекомендуемые видео