Ящерицы тегу видят сны

Обновлено: 18.09.2024


Французские ученые выяснили, что сон аргентинских ящериц черно-белых тегу (Salvator merianae) можно разделить на две фазы: это показали различия в активности их мозга во время отдыха, а также быстрые движения глаз в одну из фаз. В статье, опубликованной в журнале PLOS Biology, также сообщается, что ученым удалось воспроизвести результаты, полученные два года назад в эксперименте с другими ящерицами — бородатыми агамами (Pogona vitticeps). Сон двух видов пресмыкающихся, однако, отличается по периодичности фаз, что указывает на различия в характеристиках сне даже у близкородственных организмов.

Способность видеть сны долгое время считалась свойством только высших животных: млекопитающих и птиц. Но в 2016 году ученые из Института изучения мозга Общества Макса Планка доказали, что у бородатых агам есть фазы сна, аналогичные быстрому и медленному: они сменяют друг друга с периодичностью примерно в 80 секунд (для сравнения у людей такая смена происходит каждые час-полтора) и характеризуются разной активностью головного мозга. Наличие быстрой фазы сна (она также отличается быстрыми движениями глаз) говорит о том, что агамы тоже могут видеть сны.

Подтвердить полученные в 2016 году результаты и получить новые данные о сновидениях у пресмыкающихся решили ученые из Университета Лион I имени Клода Бернара под руководством Поля-Антуана Либуреля (Paul-Antoine Libourel). Для этого они повторили эксперимент с агамами: активность их головного мозга отслеживали с помощью вживленных электродов, измеряющих электрофизиологическую активность. Помимо этого ученые также измеряли поведенческие параметры (состояние сна характеризуется пониженным ответом на внешние раздражители и движения) и движения глаз.

Для бородатых агам результаты оказались воспроизводимыми: активность их мозга во время сна отличалась от активности во время бодрствования. Кроме того, фазы сна также были разными: активность в δ-диапазоне (до 4 герц) была характерна для «медленного» сна (в своей работе ученые называют эту фазу «первая фаза сна»), а «быстрый» сон (или «вторая фаза сна») отличался активностью в β-диапазоне (от 11 до 30 герц) — схожей с состоянием бодрствования. Кроме того, во время второй фазы сна также наблюдалась сниженная реакция на внешнюю стимуляцию и быстрые движения глаз.


Активность мозга агам во время первой фазы сна, второй фазы сна, пробуждения и бодрствования


Немецкие ученые обнаружили у ящериц фазу «парадоксального» сна, которая, как считалось до сих пор, свойственна лишь высшим животным, млекопитающим и птицам. Это указывает на исключительную древность циклической смены разных фаз сна и важность этих процессов для работы нервной системы. Отчет о работе публикует журнал Science.

Сон - чрезвычайно древнее явление, он обнаруживается даже у беспозвоночных, включая такой простой организм как круглые черви Caenorhabditis elegans. Однако физиология сна у разных животных различается. Например, фаза «парадоксального» (REM) сна, которая сопровождается высокочастотной активностью мозга, быстрыми движениями глаз за закрытыми веками и, видимо, сновидениями, до сих пор считалась прерогативой млекопитающих и птиц. Лишь теперь исследования, проведенные на ящерицах, показали, что и REM-фаза у них есть.

Ученые франкфуртского Института изучения мозга Общества Макса Планка, работающие под командой Жиля Лорена (Gilles Laurent), исследовали механизмы анализа визуальной информации у бородатых агам Pogona vitticeps, крупных ящериц, обитающих в Австралии. Для этого электрическая активность их мозга отслеживалась непрерывно в течение нескольких недель.

Анализируя полученные записи, авторы обнаружили, что сон ящериц делится на фазы, как сон млекопитающих: одна связана с «медленной» волновой активностью (частотой около 4 Гц), вторая - с «быстрой» (около 20 Гц). В течение 6-10 часов сна они сменяли друг друга с периодичностью примерно 80 секунд — намного быстрее, чем у млекопитающих. Для сравнения, у людей этот цикл занимает в норме от 60 до 90 минут.

При этом другие характеристики сна у агам удивительно сближают его с тем, что происходит у млекопитающих и птиц. Так, с помощью ИК-камеры ученые подтвердили, что в фазу «быстрого» сна зрачки ящериц активно движутся. Напоминают наши и характеристики волновой электрической активности у ящериц в период «медленного» сна: выраженные и мощные подъемы ее сменяет «рябь», разбегающаяся по нейронам.

Исходя из этих наблюдений, авторы предполагают, что ритмический механизм, задающий осцилляции фаз сна у всех высших позвоночных-амниот, может иметь общее происхождение, относясь как минимум к последнему общему предку этих групп, жившему более 300 млн лет назад. В то же время, источником этих колебаний у крыс служат нейроны СА1 гиппокампа - области, не имеющей прямого анатомического аналога у ящериц.


Учёные подтвердили существование у ящериц фазы быстрого сна, которая у человека связана со сновидениями. Но внезапно оказалось, что разные виды этих рептилий в этом отношении больше отличаются друг от друга, чем от млекопитающих и птиц.

Такие выводы изложены в научной статье, опубликованной в журнале PLOS Biology группой во главе с Пьером-Эрве Люппи (Pierre-Herve Luppi) из Исследовательского центра нейронаук в Лионе, Франция.

Сон – очень древнее эволюционное изобретение. Спят не только пчёлы, раки и каракатицы, но даже черви-филярии. Это означает, что способность спать появилась у животных ещё до разделения эволюционных линий человека и филярия, произошедшего примерно 700 миллионов (!) лет назад. Однако деление сна на медленную и быструю фазу – совсем иное дело.

Вкратце напомним, о чём идёт речь. В быстрой фазе сна человек видит яркие и продолжительные сновидения. Когда-то учёные полагали, что сны вообще характерны только для этого состояния, однако в последние годы обнаружилось, что "внутреннее кино" изредка можно увидеть и в медленной фазе сна.

Кроме того, для быстрого сна характерна особая картина на электроэнцефалограмме (ЭЭГ), быстрые движения глаз и паралич практически всего тела. За последнюю особенность отвечает специальный "переключатель" в стволе мозга. Люди, у которых он повреждён в результате заболевания, во время сна совершают телодвижения, которые им снятся: они могут побежать, прыгнуть, ударить, что иногда приводит к печальным последствиям.

Для большинства исследованных млекопитающих и птиц характерна в целом та же картина, вплоть до непроизвольных движений при разрушении парализующего центра (но есть и исключения: например, у китообразных вообще не бывает быстрого сна). Ни у каких других групп животных деление на быстрый и медленный сон не обнаруживалось, так что некоторые исследователи связывали его с теплокровностью. Эта гипотеза выглядела особенно интригующе, потому что у млекопитающих и птиц внутренняя терморегуляция возникла независимо.


Однако в 2016 году учёные открыли быструю фазу сна у ящерицы вида Pogona vitticeps. Она оказалась довольно похожей на аналогичное состояние у млекопитающих и птиц. Это позволило исследователям предположить, что способность к быстрому сну (и, видимо, к сновидениям) была унаследована ещё от последнего общего предка рептилий и млекопитающих, жившего на Земле 350 миллионов лет назад.

Учёные – осторожный и въедливый народ и всегда допускают вероятность ошибки. Обычно открытие становится общепризнанным только после того, как его независимо воспроизведут хотя бы две разные группы исследователей.

Команда Люппи взялась проверить выводы коллег, поставив эксперимент с P. vitticeps заново. Нейробиологи полностью подтвердили результаты предшественников касательно ЭЭГ и движений глаз рептилии. Однако они провели опыты и на другой ящерице вида Salvator merianae.

Учёные подошли к делу основательно. Они регистрировали не только ЭЭГ и движения глаз, но и электрическую активность мышц, сердечный ритм и другие показатели организма существа.

Выяснилось, что S. merianae также демонстрирует фазу быстрого сна, судя по движению её глаз. Кроме того, это состояние успешно подавляется фармакологическими средствами, обычно используемыми для этой цели.

Однако не обошлось без неожиданностей. Для птиц, млекопитающих и ранее исследованной P. vitticeps в фазе быстрого сна характерна в целом одна и та же картина ЭЭГ, похожая на их же энцефалограмму во время бодрствования. Но мозг S. merianae демонстрировал совершенно иную активность, на картину бодрствования совсем не похожую.

Из исследования можно сделать два важных вывода. Во-первых, окончательно подтверждено существование у рептилий быстрого сна и, видимо, связанных с ним сновидений. Во-вторых, различия в картине этой фазы сна бывают очень причудливыми: два вида ящериц могут больше разниться по этому параметру, чем ящерица и человек. Это вызывает новые вопросы о ходе эволюции сна, на которые только предстоит ответить.

Читайте также: