关于跳蛛的新发现可能会挑战人类对节肢动物认知能力的一些相当重大的假设。
根据一项研究,检查了它们睡觉时眼睛和身体的运动,这些小蜘蛛有可能不仅仅是在休息,而是在做梦? 进入睡眠状态与在人类和其他脊椎动物中观察到的快速眼动(REM)睡眠非常相似。
这可以扩大我们对睡眠和睡眠状态的理解,以及快速眼动睡眠在动物认知中所起的作用。
迄今为止,大多数睡眠研究都集中在脊椎动物身上。 直到最近才在无脊椎动物中观察到快速眼动睡眠的证据? 即头足类动物,例如乌贼和章鱼。
这提出了一些非常有趣的问题:这些生物会做梦吗? 还有哪些动物经历快速眼动睡眠?
也许回答这些问题可以让我们找到更令人困惑的难题的答案,例如为什么快速眼动睡眠会进化? 如果有的话,它有什么目的?
最近,由哈佛大学行为和进化生态学家 Daniela Roessler 领导的一组研究人员发现,一种名为“跳蛛”的物种埃瓦查拱形 似乎睡着了。
黄昏时分,这些小蜘蛛会用一根线悬挂起来,并保持这个姿势,整个晚上一动不动。
或者更确切地说,并不是完全一动不动。 罗斯勒和她的同事观察到的成年蜘蛛表现出高度活跃的时期:它们的小腿、喷丝头和腹部会抽搐,或者它们的腿会卷曲成一种防御姿势。
研究小组观察到,这些动作似乎与猫和狗的快速眼动睡眠抽搐相似。 但是,至少对于成年蜘蛛来说,很难准确确定蜘蛛在做什么。
然而,该物种的幼体则不受同样的限制。 它们仍在生长和成熟的身体没有色素,因此是透明的。 这意味着可以查看并记录他们在夜间不活动期间体内发生的情况。
特别是小蜘蛛的视网膜管。 跳蛛的大而黑、清澈的眼睛固定在它们的小脑袋里,一动不动; 但当蜘蛛从事重要的蜘蛛业务时,它们的视网膜管可以移动来调整蜘蛛的视力。
快速眼动睡眠的一个诊断指标是快速眼球运动。 直接观察视网膜管E.拱形因此,小蜘蛛可以揭示这些蜘蛛身上发生的事情实际上是否与快速眼动睡眠类似。
蜘蛛的视网膜运动以及腿部抽搐和卷曲。 (Roessler 等人,PNAS,2022)
研究人员拍摄了34E.拱形蜘蛛幼崽们在进行夜间活动时分成四个小时的片段。 他们还训练了一个神经网络,使他们能够识别蜘蛛的视网膜运动。 然后,他们仔细研究了生成的视频。
他们的视频不仅捕捉到了沉睡蜘蛛的视网膜运动,而且这种视网膜运动与喷丝头和腿的抽搐和卷曲完美匹配。
事实上,每一次观察到的腿弯举都与一次视网膜运动有关(尽管并非每次视网膜运动都出现腿弯举)。
有时,小蜘蛛会伸展身体或清洁自己。 研究人员指出,这些情况会在类快速眼动状态之后不久发生,但与视网膜运动本身无关。 研究人员认为,这表明有短暂的清醒期。
一只正在伸展身体的小蜘蛛。 (Roessler 等人,PNAS,2022)
观察到视网膜运动发作,就像在其他动物中一样,在蜘蛛静止的时间间隔内发生,并且持续时间与其他生物体的快速眼动睡眠相当。 研究人员表示,这符合所有条件。
“这份报告提供了直接证据,证明陆地无脊椎动物(一种节肢动物)存在类似快速眼动睡眠的状态,与陆地脊椎动物的快速眼动睡眠有明显的相似之处,”他们在论文中写道。
“在这种类似睡眠的状态下,周期性的肢体抽搐和眼球运动以及类似快速眼动睡眠的持续时间的增加,符合在包括人类在内的脊椎动物中观察到的快速眼动睡眠的核心行为标准。”
这项研究的有趣之处在于,跳蛛是高度视觉的小型节肢动物,具有非常好的视力。
它们的脸部正面长有两只巨大的眼睛,与它们的大小相当,它们的头部周围排列着六只较小的眼睛,以获得广阔的视野。 研究甚至表明他们的视力可能四色的。
对于人类来说,快速眼动睡眠期间的眼球运动模式被怀疑与做梦的视觉“电影般”体验直接相关。
因此,蜘蛛的睡眠可能还包括视觉梦,或者可能具有与视觉有关的功能。 其他蜘蛛较少依赖视觉,而更多依赖振动等方式来感知世界,它们可能会经历不同的快速眼动睡眠。
对其他睡眠生物的进一步研究可以揭示更多? 并对睡眠和梦的目的提出一些新的见解。
“虽然睡眠在动物王国中无处不在,但类快速眼动睡眠是否同样普遍以及这些睡眠阶段如何在视觉较少的物种中表达还有待证明,”研究人员写道。
“相反,快速眼动睡眠期间的眼球运动可能是视觉大脑的独特特征,这种趋同进化表明一些关键的视觉特定功能。”
该研究发表于美国国家科学院院刊。