Уморен от животни - DER SPIEGEL 42009
Калия не иска да спи. Не днес. Не утре. Не след седмица. За предпочитане изобщо не отначало. Откакто се роди, това е случаят с бебето коса в увеселителен парк SeaWorld в Сан Диего, Калифорния.
Статия като PDF
Животното е постоянно в движение, кръжи в басейна от 6400 кубически метра. И точно до него плува, неспокойно, Касатка, тежаща около два тона и половина, майката на малките.
„Всички чувстваме, че животните трябва да са уморени, казва ветеринарният лекар на SeaWorld Джеймс Макбейн, но изглежда не са.“
Повече от четири седмици след раждането на телето от китове през 2004 г. Калия и майка й се придвижваха нон-стоп през басейн в зоопарка. И Джером Сийгъл, изследовател на съня в Калифорнийския университет в Лос Анджелис, е изумен и до днес. "Животните не са правили нищо, което прилича на сън в продължение на седмици, спомня си изследователят." Това коренно противоречи на идеята, че сънят е от съществено значение за развитието на мозъка и тялото.
Сънят на косатките е феномен. Когато са малки, те изобщо почти не спят. По-късно само половината й мозък дреме. Те вероятно никога не сънуват. И с екстравагантното си поведение на сън, те дори не са сами в животинското царство.
Животните спят с нарастването на клюна и муцуната. Алпийският мармот почива до седем месеца в годината. Жирафът се справя само с четири часа на нощ. Джунгарските хамстери изпадат в състояние на парализа през деня, докато през нощта те пърхат пъргаво през подземните си тунели. Ленивецът, от друга страна, не е толкова мързелив. На девет часа и половина той почти не спи по-дълго от хората.
Нищо не изглежда невъзможно в царството на пънята и нощната лястовица. И изследователите натрупват мозъци: Как възниква разнообразието? Какво е универсалното значение на съня, когато всяко животно спи по различен начин? Широкият спектър на поведение позволява да се правят изводи за еволюцията на съня, казва Сийгъл. И още повече: Сигел иска да прочете по-дълбокия смисъл на любопитството на съня от поведението на животните при съня.
„Големият въпрос е защо майката природа създаде толкова странно явление на първо място“, казва Патрик Макнамара, невропсихолог от Бостънския университет. Заедно с колеги изследователят стартира проект за племенната история на съня. Учените вече са документирали поведението на съня на около 150 вида бозайници в база данни. Макнамара: „За разлика от секса, лов или бягство, функцията на съня не е очевидна.“
Гилдията на сомнолозите вече е събрала всякакви чудни неща. Биковете например често седят там нагло, но никога не спят. Кубинската дървесна жаба Osteopilus septentrionalis, зебрата или плодовата муха са различни: понякога изпитват някаква сънливост.
Сънят, известен на човека обаче, изглежда съществува само при бозайници и птици. Изследователите отдавна са измислили умни методи за подслушване на животинските траверси. В мозъка на животните се имплантират електроди, за да се регистрира активността на мислещия орган като електроенцефалограма (ЕЕГ). Изследователите на поведението записват щателно колко силна е ерекцията на сънуващи плъхове, дали фламинго сменят краката си през нощта или колко често лъвовете приспиват очите си по време на сън.
Използва се силно развита техника на шпиониране. Изследователи от Университета в Тасмания използваха ултразвукови сонди и проследяващи устройства, за да наблюдават австралийски таралежи с къси сметки в техните хибернационни помещения. Те открили, че мъжките често се забъркват в спящи жени. Сексът в неподходящо време увеличава шансовете създателите на проблеми да имат свое потомство.
Други учени използват експерименти с гаден вид, за да разберат как животните реагират на лишаването от сън. "Методът за изкопаване на вода" на американския изследовател на съня Алън Рехтшафен е известен и известен. В средата на воден басейн ученият инсталира въртящ се диск, който е разделен на две половини от стена, която е постоянно монтирана през басейна. Изследователят поставил плъх на една от тези половини. Винаги, когато животното заплашваше да заспи, той оставяше диска да се върти и по този начин принуждаваше плъха да бяга. Последиците бяха фатални: животното отслабна. Телесната му температура се повиши. След две до три седмици дойде смъртта.
„Дяволско устройство“, коментира Сигел - но ценно за изследване на съня. Известно време се смяташе за сигурно, че лишаването от сън е фатално. Оттогава тезата е опровергана, казва Зигел. Експериментите бяха повторени с мишки. Никой не умря. Изследователите поставят плъхове в бягаща пътека, която започва да работи, когато животните се уморяват. Нито един плъх не е умрял, казва Сийгъл. Експертите дори преследвали птици през заграждението, за да ги лишат от сън. За седмици. „Нищо - казва Зигел - дори загуба на тегло.
Резултатите от измерванията на мозъчните вълни са също толкова променливи. Изследователите правят разлика между различни фази на съня, като дълбок сън, при който мозъкът си почива като че ли и произвежда електрически импулси с дълги вълни и така наречения REM сън („Бързо движение на очите“), който кара очните ябълки да се трепват бурно зад затворените капаци и оживено Мечтите вървят ръка за ръка.
Много биолози вярват, че REM сънят помага за ученето и е важен за развитието на мозъка. Всъщност почти всички новородени бозайници спят много; делът на мечтания сън е необичайно висок за тях. Но какво ще кажете за бебето на Карка от Калифорния? Ами делфините, които след десетилетия на интензивно изследване на съня на делфини все още не са били хванати да мечтаят? Вместо това животните спят само с половината от мозъка си, ако изобщо го правят. Докато невроните в едната половина на мислещия орган стрелят бурно, другата половина е изключена. В един момент неактивната страна се събужда, другата започва да дреме.
Или птиците: американският физиолог Нилс Ратенборг от Института по орнитология „Макс Планк“ в Seewiesen, Бавария, забеляза преди няколко години, че северноамериканските язовири също могат да се справят с много малко сън. Задържани в клетки, птиците бяха обхванати от вълнения по време на миграция. "Те скачаха развълнувано напред-назад и просто пропускаха две трети от съня си", съобщава изследователят.
Ратенборг сега се опитва да разбере дали в действителност птиците не спят по време на движение или вземат едно или две дрямки, докато са в полет. Миналата година изследователят и екипът му поставиха розови скорци в 20 метра дълъг аеродинамичен тунел. После пуснаха ревящата машина. С вятърна сила шест отпред, птиците трябваше да се отдалечат.
Дремали ли са перата по време на тестовия полет, продължил часове? "Не", казва Ратенборг, "но още повече след това." Сега изследователят иска да провери резултатите от птиците фрегати, живеещи в дивата природа. Те носят миниатюрни ЕЕГ рекордери на главите си. Устройствата са предназначени да записват мозъчната активност по време на полет.
Отличните самолети остават във въздуха до една седмица за риболовните си пътувания в открито море. Преминавате ли към автопилот? Ратенборг смята, че това е възможно. Подобно на делфините, птиците могат да спят с половин мозък. Окото, присвоено към будното полукълбо, остава отворено. „Едната половина от мозъка се възстановява, а другата остава бдителна“, казва изследователят. Той вече е наблюдавал любопитния феномен при зеленоглавите патици. Ако спят в група, животните, които седят отвън, винаги наблюдават света. От време на време патиците се обръщат и продължават да спят от другата страна.
Списъкът на екстремните траверси може да бъде продължен. Почти всички морски бозайници са майстори на малко сън в морето: Моржовете могат да бъдат будни над 80 часа, без да се налага да се възстановяват. Кашалотите спят максимум два часа на ден, плаващи вертикално във водата. Ушните уплътнения, от друга страна, изглежда могат да превключват напред-назад между различни режими на сън по желание. По време на ловните си експедиции в океана животните очевидно спят само с половината от мозъка си, като делфини, съобщава биологът Олег Лямин от делфинариума Утришки в Москва. Можете да правите без REM сън напълно седмици. Обратно на сушата фазите на дълбок сън и сън отново се редуват.
Екстремистите сред спящите не правят нищо друго. Когато изстине в пустините на Калифорния и Аризона, например Hölchoko, "спящият", изчезва в скалните ниши или под кактусите. Тогава телесната му температура спада от около 40 до само 5 градуса. Само когато насекомите летят през пролетта, то отново се издига до небето. Зимната лястовична лястовица е името на постоянния спящ, тежащ само 50 грама, а зимният сън е феноменът. Това е може би най-радикалният начин за поставяне на тялото в режим на готовност. Студът, недостигът на храна или липсата на вода карат хората да бягат в енергоспестяващ режим. Тропическите цветни прилепи и колибри замръзват, когато липсват богати на нектар цветя. Полумаймуните в Мадагаскар преминават през сухия сезон, калифорнийските земни катерици спят през блестящото лято.
Изключването е тайната на живота при най-малкия пламък. „Метаболизмът е до голяма степен изключен“, казва Герхард Хелдмайер, зоофизиолог от университета в Марбург. Малките животни могат да спестят до 98 процента енергия, като правят това. Промяната в мозъка е особено радикална - енергетикът е съвършен, когато е буден. „Мозъчната активност вече не се вижда на ЕЕГ“, казва Хелдмайер, състояние, което определя мозъчната смърт при хората. Само някои области от мозъчния ствол остават активни.
Природата е прокарала границата между живота и смъртта почти до абсурд. Екстремистът сред зимните траверси е арктическата земна катерица. Когато зимата наближи в Северна Аляска, тя се извива под земята и замръзва. Температурата на пода пада до минус 18 градуса по Целзий. Но животното се съпротивлява. При минус 2 градуса той стабилизира телесната си температура - без кръвта му да замръзва. Биолозите наричат тази способност „преохлаждане“.
Това все още ли е сън? Тъй като мозъкът е почти напълно изключен по време на хибернация, много биолози не смятат явленията за сравними. Но Сийгъл вижда паралели. Хибернацията на гоферите, строгостта на зимната нощна лястовица, полустранният сън на делфините са преди всичко адаптация към условията на живот на животните.
„Екологичните фактори оказват забележително влияние върху съня на животните“, потвърждава невропсихологът Макнамара. Жирафите или слоновете спят малко, защото се нуждаят от много време, за да натъпкат достатъчно зелен фураж. От друга страна, лъвовете или други месоядни животни не трябва да бъдат будни дълго време: те могат да покрият ежедневните си нужди от храна с един лов и след това да преминат към енергоспестяващ режим. От друга страна, морските птици, които преодоляват големи разстояния над водата, не могат да не намалят съня си до минимум.
Или големият кафяв прилеп: в колонии до 700 екземпляра животното се установява в Северна и Централна Америка - и може да увисне неимоверно. Трептенето спи до 20 часа на ден. Той става активен само през вечерните часове и ловува насекоми. „Прилепът вижда зле по-рано през деня, няма достатъчно за ядене и е заплашен от нападение от птици“, казва Зигел.
Siegel вярва, че сънят е еволюирал, защото ви позволява да пестите енергия и да избягвате едновременно опасности. И изследователят също така смята, че знае как е възникнал феноменът. Преди повече от десет години експедицията му го отведе през постелките на животните в спящата пещера на австралийския утконос. Уникалният екземпляр за снасяне на яйца - вид химера, направена от патица и бобър - стои точно в корените на бозайниците. Невероятното нещо: Ornithorhynchus anatinus прекарва до 60 процента от времето си за сън с REM сън. След това светкавица премигва през спящия му ум. Клюнът му се движи сякаш в мечтателно търсене на плячка. Мозъкът му обаче се държи по различен начин от този на плъх или човек. Докато REM сънят се забелязва и в предните части на мозъка чрез повишена тръпка, фойерверките в главата на утконоса са ограничени до мозъчния ствол, най-старата част на мозъка.
"REM сънят изглежда има своите корени в жизненоважна, примитивна мозъчна функция", казва Сийгъл, като прави далечни изводи. Възможно ли е REM сънят да е началото на съня на първо място? Изследователят вижда континуум. REM сънят се появи за първи път в еволюцията. Мозъчната активност наподобява тази на будност. Изключени са само мускулите. В по-късната фаза на дълбок сън мозъкът също почива. И накрая, при зимните траверси мислещият орган е изцяло нефтализиран. Икономията на енергия е максимална. Така можеше да се развие сънят.
Така че сънят е малко повече от икономия, алтернатива на това да бъдете будно, състояние, към което животните винаги се стремят, когато нямат нищо по-добро за правене?
"Не мисля, че сънят има жизненоважна физиологична функция - казва Сийгъл. - Животните просто спят, когато не трябва да са будни." Но изследователят е сигурен в противоречие с подобни тези. Тъй като редица публикации предполагат, поне при хората, че без сън мозъкът страда и настъпват тежки психологически и неврологични увреждания.
Siegel приема тези резултати. Но той се съмнява дали те всъщност улавят основната функция на съня. Защото, ако сънят е толкова важен за мозъка, как може да се окаже, че някои животни изглежда се разбират почти без него?
„Китовете и делфините са сред животните с най-голям мозък от всички - казва изследователят, - и те израстват и вероятно научават много неща, без никога да спят правилно“.
Бебетата на косатки като Калия от SeaWorld Park в Сан Диего трябва да останат будни през първите седмици от живота си: "В противен случай те ще замръзнат до смърт, ще загубят майка си или ще станат храна за акули."
„По някакъв начин тези бозайници изглежда са намерили начин да се справят с упоритото лишаване от сън“, казва Сийгъл. Сякаш за да докаже тезите си, той води в съседна стая на своя институт. Бледи животински мозъци се качват във формалин в големи стъклени цилиндри. „Слон, тигър, делфин, кит белуга, тюлен“ - Сийгъл крачи по рафтовете. "А, ето го", казва той, слагайки пластмасови ръкавици и вземайки внушителния мозък на косатка от един от съдовете.
„Само вижте - казва изследователят, - толкова голям - и животното на практика никога не спи!“