Рыбы спят значительно более похоже на людей, чем считалось. И даже любят днем подремать
Учёные давно знали, что рыбы спят, но новое исследование показало: их сон значительно сложнее, чем предполагалось раньше. Наблюдая за движениями глаз рыбок данио-рерио, исследователи выделили четыре различных состояния сна, похожие на те стадии сна, которые наука описывает у человека и других животных.
Большинство рыб ведет дневной образ жизни и отдыхает преимущественно ночью. Хотя у них нет век, свет все равно влияет на их сон. Во время отдыха рыбы становятся неподвижными и хуже реагируют на окружающие раздражители. Если лишить их сна, следующей ночью они спят дольше — так же, как и люди. Новое исследование, на которое обращает внимание The New York Times, показывает, насколько сон рыб действительно похож на наш.
Ученые из Института биологической кибернетики Макса Планка в Германии наблюдали за рыбками данио-рерио (Danio rerio или zebrafish) — одним из основных лабораторных видов в современной биологии и нейронауках.
Особенность данио в том, что в первые три недели жизни их тело остается прозрачным. Это позволяет непосредственно наблюдать за активностью мозга с помощью кальциевой визуализации — метода, который показывает, какие нейроны активируются в разные моменты.
Для наблюдений ученые использовали автоматизированную систему микроскопа и камеры, которая могла самостоятельно следить за рыбами в аквариуме. Система отслеживала поведение 105 данио во время плавания, охоты и сна.
Исследователи могли одновременно фиксировать движения тела, глаз и работу мозга. Это помогло связать конкретные группы нейронов с определенными состояниями сна.
Четыре состояния сна
Следя за движениями глаз данио-рерио, ученые смогли определить четыре различных состояния сна, близкие к тем фазам сна, которые наука описывает у человека.
Три из четырех состояний приходятся на ночь и длятся в общей сложности около 10 часов. Первое — и самое глубокое — характеризуется неподвижным, «стеклянным» взглядом. Когда приближается время пробуждения, наступает второе, более легкое состояние: глаза рыбки подергиваются в одну сторону, а затем медленно возвращаются к центру. В третьем состоянии, которое наступает ближе к утру, оба глаза поворачиваются в одну сторону и остаются в таком положении.
Отдельный интерес вызывает четвертое состояние, которое ученые связывают с дневными дреманием. В течение дня рыбы могут впадать в короткие эпизоды сна продолжительностью от 5 до 10 минут.
Несмотря на то, что в эти моменты глаза рыбы движутся, как будто она продолжает следить за окружающей средой, мозговая активность значительно снижается, а разбудить рыб становится трудно. Это показывает, что даже короткие дневные дремы у рыб сопровождаются глубоким снижением активности мозга.
Ученые отмечают, что природа сна все еще остается одной из великих биологических загадок. Хотя почти все животные проводят значительную часть жизни во сне, точные причины и механизмы этого процесса изучены не до конца.
Это открытие имеет важное значение для фундаментальной науки. Мозг данио-рерио, хотя и значительно проще, чем человеческий, содержит подобные генетические и нейронные механизмы регуляции сна. Изучение таких организмов помогает исследователям лучше понять основные механизмы сна и то, как мозг восстанавливается во время отдыха.
По словам авторов, полученные ими результаты еще раз показывают, что даже у относительно простых организмов сон может иметь сложную структуру, а многие его механизмы оказываются значительно более универсальными, чем предполагалось ранее.
Комментарии