samenvatting: Octopussen vertonen, ondanks hun totaal verschillende hersenstructuren, slaapcycli vergelijkbaar met mensen.
Uit onderzoek blijkt dat octopussen een actieve slaapfase ingaan die vergelijkbaar is met de REM-slaap bij mensen, wat suggereert dat deze slaapfase aanwezig is in complexe cognitie bij verschillende soorten. Wetenschappers hebben ook ontdekt dat slaapstoornissen ervoor zorgen dat octopussen vaker in deze actieve fase komen, wat de noodzaak ervan bevestigt.
Ten slotte suggereren veranderingen in de huidpatronen van octopussen tijdens deze actieve slaapfase dat ze op hun eigen unieke manier kunnen “dromen”.
Belangrijkste feiten:
- Octopussen vertonen een actieve slaapfase die vergelijkbaar is met de REM-slaap bij zoogdieren, wat suggereert dat deze slaapfase onafhankelijk evolueerde in organismen met complexe cognitie.
- De verstoring van de slaap zorgt ervoor dat octopussen vaker deze actieve slaapfase ingaan, wat het belang ervan benadrukt.
- Tijdens deze actieve slaapfase geven de veranderende huidpatronen van de octopus aan dat hij mogelijk aan het “dromen” is of waakervaringen aan het repeteren is.
bron: oist
Wanneer octopussen slapen, worden hun periodes van kalmte afgewisseld met korte periodes van hectische activiteit. Hun armen en ogen trillen, hun ademhaling versnelt en hun huid flitst in levendige kleuren.
Nu hebben onderzoekers van het Okinawa Institute of Science and Technology (OIST), in samenwerking met de Universiteit van Washington, hersenactiviteit en huidpatronen in octopussen onderzocht (octopus laqueus) tijdens deze actieve slaapperiode en ontdekte dat het sterk lijkt op de neurale activiteit en het huidvormende gedrag dat wordt waargenomen bij het ontwaken. Wake-achtige activiteit treedt ook op tijdens de REM-slaap (Rapid Eye Movement) bij zoogdieren – het stadium waarin de meeste dromen voorkomen.
De studie, gepubliceerd op 28 juni in de natuurbenadrukt de opmerkelijke overeenkomsten tussen het slaapgedrag van octopussen en mensen en biedt fascinerende inzichten in de oorsprong en functie van slaap.
Alle dieren lijken een vorm van slaap te vertonen, zelfs eenvoudige dieren zoals kwallen en fruitvliegjes. “Lange tijd was alleen bekend dat gewervelde dieren tussen twee verschillende stadia van slaap fietsten”, zegt hoofdonderzoeker professor Sam Reiter, die de Computational Neuroscience Unit bij OIST leidt.
“Het feit dat slaap in twee fasen onafhankelijk is geëvolueerd in verre verwante organismen, zoals octopussen, die grote hersenstructuren hebben maar sterk verschillen van gewervelde dieren, suggereert dat het hebben van een actieve fase vergelijkbaar met waakzaamheid een algemeen kenmerk kan zijn van complexe cognitie, “zei auteur Dr. Linoy Meshulam. , een statistisch natuurkundige aan de Universiteit van Washington, die hielp bij het ontwerpen van het onderzoek tijdens haar verblijf van drie maanden bij OIST als gast op het Theoretical Science Visiting Program.
Om te beginnen onderzochten de wetenschappers of octopussen echt sliepen tijdens deze actieve periode. Ze testten hoe octopussen reageerden op fysieke prikkels en ontdekten dat wanneer octopussen zich in de stille, actieve slaapfase bevonden, ze sterkere stimulatie nodig hadden voordat ze reageerden dan wanneer ze wakker waren.
Het team ontdekte ook dat als ze voorkomen dat de octopus slaapt, of de slaap verstoren tijdens de actieve slaapfase, de octopussen vervolgens sneller en vaker in hun actieve slaap gaan.
“Dit compenserende gedrag valt op in de actieve fase als een sleutelfase van de slaap die octopussen nodig hebben om goed te functioneren”, zegt Aditi Pophale, mede-eerste auteur van de studie en promovendus bij OIST.
De onderzoekers doken ook in de hersenactiviteit van de octopus tijdens waken en slapen. Tijdens een stille slaap zagen de wetenschappers verschillende hersengolven die erg leken op bepaalde golfvormen die werden waargenomen tijdens niet-REM-slaap in de hersenen van zoogdieren, slaapspoelen genoemd.
Hoewel de exacte functie van deze golfvormen zelfs bij mensen niet duidelijk is, geloven wetenschappers dat ze herinneringen helpen verbeteren. Met behulp van een geavanceerde microscoop, ontworpen door eerste co-auteur Dr. Tomoyuki Mano, stelden de onderzoekers vast dat deze slaapspoelachtige golven voorkomen in gebieden van octopushersenen die verband houden met leren en geheugen, wat suggereert dat deze golven een vergelijkbare functie kunnen vervullen. aan mensen.
Ongeveer een keer per uur kwamen de octopussen ongeveer een minuut in het stadium van actieve slaap. Tijdens deze fase leek de hersenactiviteit van de octopussen erg op hun wakkere hersenactiviteit, net zoals de REM-slaap bij mensen.
De onderzoeksgroep heeft ook de veranderende huidpatronen van octopussen vastgelegd en geanalyseerd wanneer ze wakker en slapend zijn in ultrahoge resolutie 8K-resolutie.
“Door beeldvorming met deze hoge resolutie kunnen we zien hoe elke individuele gepigmenteerde cel zich gedraagt om een algemeen huidpatroon te creëren”, aldus dr. Meshulam. “Dit kan ons helpen bij het maken van eenvoudige huidpatroonmodellen om de algemene gedragsprincipes van waak- en slaappatronen te begrijpen.”
Wanneer de octopus wakker is, bestuurt hij duizenden kleine gepigmenteerde cellen in zijn huid, waardoor een breed scala aan verschillende huidpatronen ontstaat. Ze gebruiken deze patronen om zichzelf te camoufleren in verschillende omgevingen en bij sociale uitingen of bedreigingen, zoals het waarschuwen van roofdieren en het communiceren met elkaar. Tijdens actieve slaap melden wetenschappers dat octopussen door dezelfde huidpatronen fietsen.
De wetenschappers zeiden dat de overeenkomsten tussen actieve slaap en waakzaamheid door verschillende redenen kunnen worden verklaard. Een theorie is dat octopussen hun huidpatronen kunnen oefenen om waakzaam camouflagegedrag te verbeteren, of gewoon om pigmentcellen te behouden.
Een ander interessant idee is dat octopussen kunnen herbeleven en leren van wakkere ervaringen, zoals jagen of zich verstoppen voor een roofdier, waardoor het huidpatroon dat bij elke ervaring hoort, opnieuw wordt geactiveerd. Met andere woorden, ze zouden iets kunnen doen dat lijkt op een droom.
“In die zin, terwijl mensen verbaal kunnen rapporteren over het soort dromen dat ze hadden zodra ze wakker werden, dient het huidpatroon van de octopus als een visuele uitlezing van hun hersenactiviteit tijdens de slaap”, zei professor Reiter.
Hij voegde eraan toe: “We weten momenteel niet welke van deze interpretaties correct zou kunnen zijn. We zijn zeer geïnteresseerd in verder onderzoek.”
Over dit onderzoek in Neuroscience News
auteur: Tomomi Okubo
bron: oist
communicatie: Tomomi Okubo – OIST
afbeelding: Afbeelding gecrediteerd aan Neuroscience News
Oorspronkelijke zoekopdracht: vrije toegang.
“Wakker huidpatroon en neurale activiteit tijdens de slaap van de octopusDoor Sam Reiter et al. natuur
een samenvatting
Wakker huidpatroon en neurale activiteit tijdens de slaap van de octopus
Tijdens de slaap wisselen veel groepen gewervelde dieren af tussen ten minste twee slaapstadia: respectievelijk REM- en slow-wave-slaap, die gedeeltelijk worden gekenmerkt door gesynchroniseerde, waakachtige hersenactiviteit.
Hier identificeren we neurale en gedragscorrelaten van de twee stadia van slaap in octopussen, ongewervelde zeedieren die ongeveer 550 miljoen jaar geleden evolutionair afweken van gewervelde dieren en die onafhankelijk van elkaar grote hersenen en gedragsverfijning hebben ontwikkeld. De “stille” slaap van octopussen wordt ritmisch onderbroken door periodes van 60 seconden van uitgesproken lichaamsbewegingen en snelle veranderingen in huidvorm en -textuur.
We laten zien dat deze aanvallen homogeen worden gereguleerd, snel omkeerbaar zijn en gepaard gaan met een verhoogde opwindingsdrempel, wat een duidelijke ‘actieve’ slaapfase vertegenwoordigt.
Computationele analyse van het actieve slapende huidpatroon onthult diverse dynamieken door middel van een reeks patronen die over de octopus zijn bewaard en die sterk lijken op de patronen die worden gezien tijdens het wakker zijn.
Elektrofysiologische opnames met hoge intensiteit van de centrale hersenen onthullen dat lokale veldactiviteit (LFP) tijdens actieve slaap vergelijkbaar is met die tijdens waken. LFP-activiteit varieert tussen hersengebieden, waarbij de sterkste activiteit tijdens actieve slaap wordt waargenomen in de superieure frontale en hoofdkwabben, die anatomisch verbonden gebieden zijn die verband houden met leer- en geheugenfunctie.
Tijdens een stille slaap zijn deze regio’s relatief stil, maar genereren ze LFP-oscillaties die qua frequentie en duur lijken op slaapspoelen van zoogdieren.
De reeks overeenkomsten met gewervelde dieren suggereert dat aspecten van slaap in twee fasen bij octopussen convergerende kenmerken van complexe cognitie kunnen vertegenwoordigen.
“Reisliefhebber. Onruststoker. Popcultuurfanaat. Kan niet typen met bokshandschoenen aan.”