Somnul REM, faza somnului asociată frecvent cu visele intense, este considerat important pentru funcționarea creierului, memorie și învățare. Totuși, o specie de mamifere marine poate petrece aproape două săptămâni cu foarte puțin somn REM, fără să manifeste ulterior o nevoie evidentă de a recupera perioada pierdută. Descoperirea, prezentată într-un studiu publicat în revista științifică Current Biology, ridică întrebări despre rolul biologic al acestei faze și despre modul în care somnul se adaptează condițiilor de mediu.
Animalele investigate aparțin speciei Callorhinus ursinus, cunoscută drept foca cu blană nordică, un mamifer marin întâlnit în nordul Oceanului Pacific. Pe uscat, aceste animale prezintă cicluri de somn care includ faza REM, însă atunci când se află în apă pot trece la un mod de odihnă diferit, în care activitatea cerebrală asociată somnului predomină într-o singură emisferă. Această adaptare le permite să se odihnească în condiții în care trebuie să își mențină anumite funcții necesare supraviețuirii.
Ce este somnul REM și de ce este important pentru creier?
Somnul REM, prescurtare de la expresia engleză rapid eye movement, reprezintă o etapă a somnului caracterizată prin mișcări rapide ale ochilor și printr-un tipar particular de activitate cerebrală. În timpul acestei faze apar frecvent vise intense, iar activitatea multor mușchi scheletici este redusă considerabil. Somnul REM alternează cu etapele non-REM, care includ perioade de somn mai profund, caracterizate prin unde cerebrale lente.
La oameni, cercetătorii investighează rolul somnului REM în procesarea emoțiilor, consolidarea anumitor tipuri de memorie și învățare. Aceste funcții sunt însă complexe și nu depind exclusiv de o singură etapă a somnului. Diferitele faze contribuie prin mecanisme distincte la activitatea cerebrală, iar importanța lor poate varia în funcție de tipul informațiilor procesate.
Somnul este, de asemenea, o stare activă din punct de vedere neurologic, nu o simplă oprire a funcționării creierului. Înțelegerea acestui aspect este relevantă și pentru alte cercetări despre activitatea mentală și modul în care oamenii de știință încearcă să măsoare procesele cognitive.
Mamiferele marine care pot reduce somnul REM aproape complet
Foca cu blană nordică este un mamifer semiacvatic, capabil să se odihnească atât pe uscat, cât și în apă. Această particularitate a atras interesul cercetătorilor deoarece permite compararea somnului aceluiași animal în două medii foarte diferite. Pe uscat, specia prezintă somn non-REM bilateral și perioade de somn REM, într-un mod asemănător multor mamifere terestre.
În apă, însă, organizarea somnului se schimbă considerabil. Animalele pot utiliza un tipar asimetric de somn non-REM, în care o emisferă cerebrală prezintă o activitate mai apropiată de somn, în timp ce cealaltă rămâne relativ mai activă. Acest mecanism este cunoscut drept somn unihemisferic și este întâlnit, sub diferite forme, și la alte animale adaptate vieții acvatice.
Un studiu publicat în 2018 de Oleg Lyamin și colaboratorii săi în revista Current Biology a investigat modul în care această schimbare influențează somnul REM. Cercetătorii au constatat că animalele pot reduce aproape complet această etapă atunci când se află în apă, chiar și pentru perioade care ajung până la două săptămâni.
Două săptămâni aproape fără somn REM: rezultatele experimentului
În condițiile în care dormeau pe uscat, focile cu blană nordice investigate aveau, în medie, aproximativ 80 de minute de somn REM pe zi. Când se aflau în apă, durata acestei faze scădea drastic, ajungând la mai puțin de trei minute zilnic. Această reducere a fost observată în perioade experimentale de până la 14 zile.
Diferența este remarcabilă deoarece majoritatea mamiferelor terestre investigate prezintă o anumită nevoie de recuperare după pierderea somnului REM. Atunci când sunt private experimental de această fază, multe animale manifestă ulterior o creștere a timpului petrecut în somn REM, fenomen cunoscut drept REM rebound, sau recuperarea compensatorie a somnului REM.
În cazul focilor cu blană nordice, cercetătorii nu au observat o asemenea recuperare importantă după revenirea pe uscat. Deși animalele acumulaseră un deficit considerabil față de durata obișnuită a somnului REM, ele au revenit la un tipar apropiat de cel inițial, fără să petreacă mult mai mult timp în această etapă.
Constatarea nu demonstrează că somnul REM este lipsit de importanță pentru aceste mamifere, ci sugerează că necesitatea sa poate depinde de modul în care este organizat restul somnului. De asemenea, experimentul nu permite excluderea tuturor efectelor fiziologice sau cognitive pe termen lung, deoarece acestea nu au fost investigate exhaustiv.
Cum pot dormi cu o singură emisferă cerebrală?
La majoritatea mamiferelor terestre, somnul cu unde lente implică în mod obișnuit ambele emisfere cerebrale. În cazul somnului unihemisferic, activitatea caracteristică acestei stări este mai pronunțată într-o emisferă, în timp ce cealaltă prezintă un nivel relativ mai ridicat de activitate. Această organizare permite menținerea unor capacități de reacție la mediu în paralel cu odihna.
Delfinii și alte cetacee sunt cunoscute pentru capacitatea de a utiliza somnul unihemisferic. Pentru animalele care trebuie să revină la suprafață pentru a respira și să rămână receptive la condițiile mediului acvatic, o asemenea adaptare poate avea avantaje importante. Focile cu blană nordice sunt deosebit de interesante deoarece pot alterna între somnul bilateral și cel unihemisferic, în funcție de mediul în care se află.
Expresia „dorm cu jumătate de creier” descrie simplificat acest fenomen, dar nu înseamnă că o emisferă este complet inactivă, iar cealaltă funcționează exact ca în starea obișnuită de veghe. Diferența privește tiparele de activitate cerebrală și distribuția proceselor asociate somnului. Flexibilitatea acestor mecanisme ilustrează capacitatea sistemului nervos de a se adapta cerințelor mediului.
Într-un alt context, cercetările despre modul în care creierul anticipează gravitația și adaptează mișcările evidențiază complexitatea proceselor prin care sistemul nervos coordonează comportamentul în raport cu mediul exterior.
De ce delfinii și balenele par să aibă foarte puțin somn REM?
Observațiile asupra focilor cu blană nordice sunt relevante și pentru înțelegerea somnului cetaceelor. Delfinii și balenele pot dormi folosind predominant câte o emisferă cerebrală, iar somnul REM tipic mamiferelor terestre nu a fost identificat în aceeași formă la aceste animale. Această particularitate a reprezentat mult timp o provocare pentru teoriile care consideră că fiecare mamifer are nevoie de cantități regulate și comparabile de somn REM.
Focile cu blană oferă un model de cercetare valoros deoarece aceeași specie poate manifesta un somn REM evident pe uscat și îl poate reduce aproape complet în apă. Schimbarea sugerează că absența somnului REM ar putea avea legătură cu tiparul unihemisferic de odihnă, nu neapărat cu pierderea unei funcții biologice esențiale.
Totuși, observațiile nu înseamnă că toate mamiferele marine dorm identic. Speciile diferă prin adaptările lor fiziologice și comportamentale, iar mecanismele implicate în somn trebuie investigate separat. Rezultatele permit formularea unor ipoteze despre evoluția somnului, fără să demonstreze existența unei reguli universale pentru toate animalele acvatice.
Ce se întâmplă când alte mamifere sunt private de somnul REM?
La mamiferele terestre, privarea experimentală de somn REM poate produce modificări importante ale comportamentului și funcționării organismului. Unele cercetări istorice efectuate pe șobolani au asociat perioadele îndelungate de privare de somn cu pierdere în greutate, dificultăți de reglare a temperaturii corporale și deteriorare fiziologică severă. În anumite experimente, animalele au murit după perioade prelungite de privare.
Interpretarea acestor rezultate necesită însă precauție. Metodele utilizate pentru împiedicarea somnului REM implicau adesea treziri repetate și alte forme de perturbare, ceea ce face dificilă separarea efectelor pierderii somnului de cele ale stresului experimental. Prin urmare, nu se poate afirma că absența somnului REM, luată separat, provoacă inevitabil toate aceste consecințe.
Un alt rezultat frecvent observat la mamiferele terestre este recuperarea compensatorie a somnului REM după încetarea privării. Animalele tind să petreacă mai mult timp în această fază atunci când au din nou posibilitatea de a dormi fără întreruperi. Absența unei recuperări importante la focile cu blană nordice indică faptul că mecanismele de reglare a somnului pot funcționa diferit în funcție de specie și de condițiile de mediu.
Ce rol ar putea avea somnul REM în reglarea temperaturii creierului?
Una dintre explicațiile propuse de autorii studiului privește relația dintre somnul REM, temperatura cerebrală și metabolismul creierului. Cercetătorii au sugerat că somnul REM ar putea contribui, în anumite condiții, la compensarea scăderii temperaturii și a activității metabolice asociate somnului non-REM bilateral. Această ipoteză oferă o posibilă explicație pentru faptul că animalele care folosesc somnul unihemisferic pot avea o nevoie mult mai redusă de somn REM.
Atunci când o focă cu blană doarme pe uscat, somnul cu unde lente poate implica ambele emisfere, iar faza REM apare în mod regulat. În apă, în schimb, somnul non-REM bilateral este mult redus, fiind înlocuit în mare parte de activitate asimetrică. Dacă funcțiile somnului REM sunt legate parțial de efectele fiziologice ale somnului bilateral, această schimbare ar putea explica de ce animalul nu mai manifestă aceeași nevoie de somn REM.
Este important ca această explicație să fie înțeleasă drept o ipoteză științifică, nu ca o concluzie definitivă despre funcțiile somnului. Studiul nu demonstrează că singurul rol al somnului REM este reglarea temperaturii cerebrale și nici nu exclude implicarea lui în memorie, învățare sau alte procese nervoase.
Înseamnă că oamenii pot renunța la somnul REM?
Descoperirea nu justifică ideea că somnul REM este inutil pentru oameni sau că reducerea intenționată a acestei faze ar fi lipsită de riscuri. Focile cu blană nordice sunt adaptate unui mod de viață semiacvatic și dispun de mecanisme de somn care diferă considerabil de cele întâlnite la oameni. Capacitatea lor de a utiliza somnul unihemisferic nu poate fi transferată direct la fiziologia umană.
La oameni, somnul REM face parte din arhitectura obișnuită a somnului și este investigat pentru contribuțiile sale la funcționarea cognitivă și emoțională. Deși oamenii de știință continuă să dezbată rolurile exacte ale fiecărei faze, cercetările asupra unei specii marine nu reprezintă un argument pentru privarea voluntară de somn REM.
Mai degrabă, studiul arată că somnul nu are o organizare identică la toate mamiferele și că funcțiile sale pot fi influențate de adaptările biologice ale fiecărei specii. Înțelegerea acestor diferențe este importantă pentru cercetările despre relația dintre activitatea cerebrală și experiențele emoționale, precum și pentru alte domenii care investighează modul în care creierul procesează informațiile.
Ce ne învață mamiferele marine despre funcțiile somnului?
Studiul Fur Seals Suppress REM Sleep for Very Long Periods without Subsequent Rebound, publicat în 2018 în Current Biology, oferă dovezi că o specie de mamifer poate reduce aproape complet somnul REM pentru perioade îndelungate, fără să manifeste ulterior o recuperare compensatorie importantă. Cercetătorii au observat că această schimbare coincide cu trecerea de la somnul bilateral, caracteristic odihnei pe uscat, la somnul predominant unihemisferic din mediul acvatic.
Rezultatele pun sub semnul întrebării ideea că toate mamiferele au nevoie de aceeași organizare a somnului REM, indiferent de condițiile în care trăiesc. Ele sugerează că funcțiile acestei etape trebuie înțelese în relație cu celelalte stadii ale somnului și cu particularitățile fiziologice ale fiecărei specii. În același timp, cercetarea nu stabilește că somnul REM este dispensabil pentru toate animalele și nu permite concluzii directe despre reducerea sa la oameni.
Capacitatea focilor cu blană nordice de a alterna între două moduri distincte de odihnă arată cât de flexibil poate fi somnul în lumea animală. Studierea acestor adaptări îi ajută pe cercetători să înțeleagă mai bine de ce există somnul REM, ce funcții ar putea îndeplini și cum s-au diversificat mecanismele de odihnă de-a lungul evoluției mamiferelor.
Leave a Reply