ΑΝΑΡΤΗΣΕΙΣ

Τρίτη 8 Αυγούστου 2023

Ιδιαιτερότητες του ύπνου των κητωδών και ορισμένων πουλιών

 
Ενα από τα πιο διακριτά χαρακτηριστικά των ζωντανών οργανισμών, τόσο των ζώων, όσο και των φυτών, είναι ο τρόπος που η φυσιολογία και η συμπεριφορά τους προσαρμόστηκαν ώστε να ακολουθούν τις μεταβολές του φωτός κατά τη διάρκεια της μέρας και την έλλειψή του κατά τη διάρκεια της νύχτας. 

Ενα «ρολόι» στον εγκέφαλο συγχρονίζεται με περιβαλλοντικές ενδείξεις και προκαλεί βιολογικές αλλαγές που μεταβάλλονται κατά τη διάρκεια ενός 24ωρου κύκλου. 

Πρόκειται για τους κιρκαδικούς ρυθμούς (από τις λατινικές λέξεις circa και diem, που σημαίνει «περίπου» και «μέρα» αντίστοιχα). Κατ' αυτόν τον τρόπο, η περιστροφή της Γης γύρω από τον άξονά της αναπαράγεται στη δυναμική των νευρωνικών μας δικτύων.

Εξελικτικός νεωτερισμός
 
Ο κύκλος ύπνου - εγρήγορσης είναι ένας τυπικός κιρκαδικός ρυθμός. Η εγρήγορση χαρακτηρίζεται από αισθητηριακή δραστηριότητα και κίνηση. Κατά τη διάρκεια του ύπνου οι αισθήσεις χάνουν την επαφή με το περιβάλλον και οι κινήσεις υποχωρούν. 

Αυτή η περιοδική απώλεια συνειδητότητας αποτυπώνεται στα ηλεκτροεγκεφαλογραφήματα με καθαρή υπογραφή: Ο βαθύς ύπνος αποτελείται από σχετικά αργές ταλαντώσεις μεγάλου εύρους, ενώ η εγρήγορση από γρήγορες μικρού πλάτους ταλαντώσεις. 

Γιατί, όμως, ένα ζώο να «κατεβάσει τους διακόπτες» των αισθητηρίων οργάνων του και να παραμείνει σχεδόν ακίνητο επί ώρες, κάνοντας τον εαυτό του εύκολο στόχο των θηρευτών; 

Αυτό το ερώτημα γίνεται ακόμη πιο οξύ όσον αφορά τα υδρόβια θηλαστικά, που χρειάζεται επιπλέον να ρυθμίζουν την αναπνοή τους και τη θερμοκρασία του σώματός τους όταν κοιμούνται.

Μερικά ζώα αντιμετωπίζουν αυτό το πρόβλημα με εντυπωσιακό τρόπο: 
                          Εχουν αναπτύξει την ικανότητα να κοιμούνται με το ένα ημισφαίριο του εγκεφάλου σε εγρήγορση, συμπεριφορά που ονομάζεται Μονοημισφαιρικός Υπνος Αργών Κυμάτων (ΜΥΑΚ). 

Αλλα ζώα πραγματοποιούν ΜΥΑΚ σε ιδιαίτερες συνθήκες, αλλά «βάζουν στο κρεβάτι» και τα δύο ημισφαίρια στις υπόλοιπες περιπτώσεις. 

Τα θαλάσσια θηλαστικά, μερικά είδη πτηνών και ίσως και ερπετών που μπαίνουν σε αυτήν την κατάσταση μισο-ύπνου, κρατούν συχνά το ένα μάτι ανοιχτό κατά τη διάρκειά του. Μάλιστα, πρόσφατα ερευνητές ανακάλυψαν και μια υποτυπώδη μορφή ΜΥΑΚ στον άνθρωπο.

Παρακολούθηση
 
 


Η μελέτη του ΜΥΑΚ άρχισε με τις παρατηρήσεις του ύπνου των δελφινιών από τον αμφιλεγόμενο ερευνητή Τζον Λίλι, το 1964. 

 Τα θαλάσσια κήτη, δηλαδή τα δελφίνια και οι φάλαινες, διατηρούν δύο χαρακτηριστικά των προγόνων τους που ζούσαν στην ξηρά: 
                                                    Πνεύμονες για να αναπνέουν αέρα και μηχανισμούς για τη διατήρηση σχεδόν σταθερής θερμοκρασίας σώματος. 
Ο ύπνος με τον μισό εγκέφαλο φαίνεται ότι τους επέτρεψε να διατηρήσουν αυτά τα χαρακτηριστικά στο υδάτινο περιβάλλον. 

Πιο πρόσφατα, ο Λεβ Μουχαμέτοφ του Ινστιτούτου Οικολογίας και Εξέλιξης της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, μαζί με συναδέλφους του μελέτησαν βαθύτερα το τι συμβαίνει στον εγκέφαλο των κητωδών. 

Σε ηλεκτροεγκεφαλογραφήματα διαπίστωσαν ότι το ένα ημισφαίριο βρισκόταν σε ύπνο αργών κυμάτων, ενώ το άλλο ήταν ξύπνιο. Ηταν πολύ σπάνιο να κοιμούνται και τα δύο ταυτόχρονα, ενώ δεν κατέγραψαν καμιά ένδειξη ύπνου με γρήγορη κίνηση των ματιών (REM), ο οποίος σχετίζεται με τα όνειρα.

Κατά τη διάρκεια του ΜΥΑΚ, το ημισφαίριο που είναι ξύπνιο ελέγχει την κολύμβηση του δελφινιού και την άνοδό του στην επιφάνεια για να αναπνεύσει. 

Το μάτι που παραμένει ανοιχτό συνδέεται με το αντικρινό ημισφαίριο του εγκεφάλου και του επιτρέπει να παρατηρεί για θηρευτές και να κολυμπάει συχρονισμένα με τους συντρόφους του, ενόσω το άλλο μισό του εγκεφάλου κοιμάται. 

Αν διαπιστώσει ότι τα άλλα δελφίνια ήρθαν στην άλλη μεριά σε σχέση με τον εαυτό του, τότε το δελφίνι κλείνει το μάτι που ήταν ανοιχτό και ανοίγει το άλλο για να συνεχίσει να τα παρακολουθεί.

«Αγρυπνοι»
 
Τα δελφίνια κινδυνεύουν να πάθουν υποθερμία όταν διέρχονται μέσα από κρύα θαλάσσια ρεύματα. Κρατώντας το ένα ημισφαίριο σε εγρήγορση, τα ζώα παραμένουν ζεστά κινώντας πιο έντονα τα πτερύγια και την ουρά τους, ενώ παράλληλα μετακινούνται προς την επιφάνεια της θάλασσας, που το νερό είναι πιο ζεστό. 

Ο κύκλος ύπνου - εγρήγορσης των κητωδών ελέγχεται από αλληλεπιδράσεις ανάμεσα σε διάφορες δομές του εγκεφάλου (βλέπε σχήμα), αλλά τι ακριβώς ρυθμίζει τον ΜΥΑΚ παραμένει μυστήριο. 

Φαίνεται ότι το κλειδί βρίσκεται στα σήματα που ανταλλάσσουν τα δύο ημισφαίρια και τις δομές που τα μεταφέρουν ή κατά περίπτωση παρεμποδίζουν τη μεταφορά τους. Αλλά και οι πληροφορίες από το περιβάλλον φαίνεται να έχουν άμεση επίδραση. 

Οι νευρώνες στον υποθάλαμο που σχετίζονται με τον ύπνο είναι θερμοευαίσθητοι και μια άνοδος ή πτώση της θερμοκρασίας του εγκεφάλου προκαλεί ανάλογη διακύμανση στο ρυθμό που πυροδοτούν αυτοί οι νευρώνες. 

Το 1982 ο Μουχαμέτοφ είχε ανακαλύψει ότι η θερμοκρασία στο ημισφαίριο των δελφινιών που κοιμάται πέφτει, ενώ σε εκείνο που είναι ξύπνιο παραμένει σταθερή.

Ποικιλίες
 
Τα κητώδη εξελίχθηκαν από έναν κοινό στεριανό πρόγονο, από τον οποίο προήλθαν οι ιπποπόταμοι και άλλα θηλαστικά με οπλές. Η μετακίνηση από τη στεριά στο υδάτινο περιβάλλον ήταν σταδιακή και ίσως περιλάμβανε μια ενδιάμεση κατάσταση, που σχετιζόταν με σημαντικές φυσιολογικές και συμπεριφορικές προσαρμογές. 

Η συμπεριφορά των κητωδών στον ύπνο αντιπροσωπεύει ένα μοναδικό παράδειγμα προσαρμογής σε ένα νέο περιβάλλον, επιδεικνύοντας έναν συμβιβασμό ανάμεσα στην ανάγκη για ύπνο και για επιβίωση.

Αλλα ζώα, όπως οι φώκιες, εμφανίζουν πολλά είδη ύπνου, κανονικό, ΜΥΑΚ, αλλά και REM. Οταν είναι στη στεριά κοιμούνται και με τα δύο ημισφαίρια, ενώ στο νερό αυξάνει ο ΜΥΑΚ και μειώνεται μέχρι εξαφάνισης ο REM. 

Οταν είναι στο νερό και πραγματοποιούν μονοημισφαιρικό ύπνο, γυρίζουν στο πλάι και κινούν συνεχώς το πτερύγιο που είναι μέσα στο νερό, ενώ κρατούν το άλλο πτερύγιο και την ουρά τους έξω από το νερό, ώστε να μειώσουν την απώλεια θερμότητας. Ενεργό είναι τότε το εγκεφαλικό ημισφαίριο που βρίσκεται απέναντι από το κινούμενο πτερύγιο (και το ανοιχτό μάτι).

Και μερικά πουλιά, όπως οι πάπιες και τα περιστέρια, εμφανίζουν ΜΥΑΚ σε διάφορες αναλογίες με πλήρη ύπνο και ύπνο με όνειρα. Αλλά και μεταναστευτικά πουλιά, όπως οι μεγάλες φρεγάτες, που κατά τα μακρινά δεκαήμερα ταξίδια τους χωρίς στάση πάνω από τα πελάγη, κοιμίζουν πότε το ένα και πότε το άλλο ημισφαίριο του εγκεφάλου, παρακολουθώντας συνεχώς την πορεία του σμήνους.

Στρατηγικές
 
Ο άνθρωπος δεν εμφανίζει κλασικό ΜΥΑΚ. Ομως, όπως παρατηρήθηκε, συνήθως η πρώτη μέρα ύπνου σε ξένο περιβάλλον πραγματοποιείται με αργά κύματα στο δεξί ημισφαίριο και πιο ρηχά αργά κύματα στο αριστερό, που ξυπνάει ευκολότερα όταν υπάρξει κάποιος περιβαλλοντικός παράγοντας (ήχος, φως, αλλαγή θερμοκρασίας κ.τ.λ.). 

Τα ζώα που κοιμούνται πάντα με τον μισό εγκέφαλο κοιμούνται λιγότερο χρόνο από τα ζώα που κοιμούνται και με τα δύο ημισφαίρια ή εκείνα που εμφανίζουν και ύπνο REM. 

Τα δελφίνια κοιμούνται μονοημισφαιρικά το ένα τρίτο της μέρας, αλλά αυτό δεν φαίνεται να επηρεάζει τις εγκεφαλικές και σωματικές λειτουργίες τους. 
Το ίδιο και οι φρεγάτες. Ερευνητές παρατήρησαν ότι τα νεογέννητα κοτοπουλάκια εμφανίζουν σημαντικά περισσότερο ύπνο του αριστερού ημισφαιρίου την πρώτη βδομάδα της ζωής τους, όταν αυτό το ημισφαίριο καταπονείται από την προσπάθεια του εγκεφάλου τους να επεξεργαστεί για πρώτη φορά οπτικά μοτίβα και χρώματα. 

Αντίθετα, τη δεύτερη βδομάδα, που τα κοτοπουλάκια αρχίζουν να αντιλαμβάνονται καλύτερα τον χώρο και να επεξεργάζονται νέα γεγονότα, είναι το δεξί μέρος του εγκεφάλου τους που κάνει το μεγαλύτερο μέρος μονοημισφαιρικού ύπνου.

Ο μονοημισφαιρικός ύπνος συναρπάζει τους ερευνητές επειδή δείχνει την ποικιλία εξελικτικών στρατηγικών που προέκυψαν στην προσπάθεια των ζώων να εξασφαλίσουν ξεκούραση υπό οποιεσδήποτε συνθήκες.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»


ΠΗΓΗ. ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου