27.10.2019

Рыбки переживают фазы, подобные нашему медленному и парадоксальному сну

Подобные человеческим фазам сна переживают и рыбы, показали наблюдения за активностью их мозга.

Подобные нашему сну периоды переживают мухи и нематоды, рыбы и осьминоги. Однако все еще трудно сказать, насколько похоже это состояние на знакомый нам сон. У людей и других высших животных он характеризуется периодической сменой нескольких стадий, для каждой из которых характерна своя форма электрической активности головного мозга. В медленной фазе он остается почти спокоен, и электроэнцефалограф регистрирует лишь слабые синхронизированные волны активности; при этом сердцебиение замедляется, расслабляются мускулы.

В ходе коротких периодов парадоксального сна (фазы быстрых движений глаз) активность мозга становится почти такой же, как при бодрствовании, глаза шевелятся, сердце колотится — возможно, именно в это время мы видим сновидения. Эта периодичность остается большой загадкой, но, видимо, она играет важную роль, поскольку остается высоко консервативной и сохраняется одинаковой у животных, разделенных сотнями миллионов лет эволюции.

Для того чтобы проверить работу мозга в ходе сна у более простых созданий, Луис Лёнг (Louis Leung) и его коллеги из Стэнфордского университета регистрировали активность нейронов у спящих рыбок-данио. Для этого была получена ГМ-линия, у которой активное перекачивание ионов кальция через мембраны мышечных и нервных клеток стимулировало также синтез флуоресцентного белка. Наблюдая за свечением через микроскоп, ученые проследили за работой нейронов у еще полупрозрачных мальков.

Для погружения рыбок в сон в воду либо добавляли препараты, стимулирующие медленный или парадоксальный сон у млекопитающих; либо же малькам не давали отдыхать заранее, в течение всей ночи, и заставляли постоянно двигаться и утомляться днем, после чего они готовы были уснуть и под микроскопом. Все это позволило наблюдать активность мозга рыб во сне и обнаружить два различных паттерна активности, о чем ученые пишут в статье, опубликованной в журнале Nature.

Один оказался похож на наш медленный сон и отличалась слабыми, кратковременными вспышками отдельных нейронов. В другую фазу активность мозга резко подскакивала и охватывала его целиком, как при парадоксальном сне. Как и у нас, при этом их сердце замедляется: с 200 до 110-120 ударов в минуту в «медленную» фазу и до 90 — в «парадоксальную». Впрочем, авторы стараются не называть эти фазы медленным и парадоксальным сном: мозг рыб заметно отличается от нашего, иными были и многие детали его активности в обеих фазах. Достаточно сказать, что быстрых движений глаз у них при этом не происходит.

Источники:

1. Naked science