通过深入研究睡眠章鱼的大脑,我们获得了进一步的证据,表明这些神秘的头足类动物经历了快速眼动睡眠,或者非常类似的睡眠。
冲绳科学技术研究所(OIST)领导的一组科学家通过同时研究“Nod之国”章鱼的体色变化和神经活动,证实了交替睡眠状态的存在。
他们发现,这两种状态中较为活跃的状态与章鱼清醒时的活动非常相似。
其他动物(例如哺乳动物)在睡眠的快速眼动阶段(大多数梦境发生在这个阶段)也会发生类似的类似觉醒的睡眠活动。仅仅断言章鱼也经历快速眼动睡眠状态还不够,但它们至少做了一些类似的事情——尽管它们的大脑与我们的大脑有很大不同。
这是一个令人着迷的发现,可能包含对睡眠进化和功能的深入见解。
“事实上,两阶段睡眠在关系较远的生物中独立进化,比如章鱼,它们的大脑结构很大,但与脊椎动物完全不同,这表明拥有一个活跃的、类似清醒的阶段可能是复杂认知的一个普遍特征,”统计物理学家 Leenoy Meshulam 说道来自美国华盛顿大学。
章鱼(和其他头足类动物)的神经结构是几乎从在这个星球上。但他们似乎,具有令人难以置信的解决问题的能力,和他们的大脑几个与我们的。
有趣的是,最近发现他们在睡觉时似乎发生了一些事情。 2019年,记录了一只名叫海蒂的章鱼,提出一些大问题。
长期以来,人们认为只有脊椎动物才会经历睡眠周期的快速眼动阶段,这是一个深度睡眠阶段,其特征是类似清醒的大脑活动、抽搐和眼睑下的快速眼球运动,正是这种活动赋予了该阶段其生命周期。姓名。
但头足类动物中也有类似的迹象。2012年,科学家发现墨鱼(乌贼)“表现出一种静止状态,伴有快速的眼球运动、身体颜色的变化和手臂的抽搐,这可能类似于快速眼动睡眠。”
这导致科学家们进行了一项调查。 2021年,巴西北里奥格兰德联邦大学神经科学家Sylvia Medeiros领导的团队观察到该物种睡眠章鱼的颜色变化岛章鱼, 和;一种是静止的,其特征是褪色的无色;一种是活跃的,REM 式的,其特征是生动的闪烁颜色变化,以 30 到 40 分钟的间隔循环。
现在,在 OIST 的计算神经行为学家 Aditi Pophale、Kazumichi Shimizu 和 Tomoyuki Mano 的带领下,研究小组进一步对睡眠和清醒章鱼的皮肤图案和中央大脑的高密度电生理记录进行了计算分析。物种章鱼陷阱。
首先,研究人员确保他们能够辨别章鱼何时在啦啦之地,观察动物在睡觉和醒来时对物理刺激的反应。他们发现,无论是在安静的睡眠状态还是活跃的状态,睡眠中的章鱼比清醒时需要更长的时间才能对刺激做出反应。
下一步是记录这段时间发生的事情。研究人员发现,夜间活动的章鱼在白天非常安静、平坦,闭上眼睛,颜色变白。大约每小时这种情况都会发生变化:大约一分钟内,章鱼的皮肤会闪烁一系列图案,它们的眼睛和四肢会移动,呼吸会加快,然后又回到安静状态。
在每个阶段,他们的大脑都表现出不同类型的活动。在安静的睡眠中,他们会出现短暂的神经活动,这与所谓的“睡眠纺锤波“这在脊椎动物非快速眼动睡眠的脑电图中表现为尖峰。
目前尚不清楚人类这些活动爆发的目的是什么,但科学家认为它们与巩固记忆。研究人员将章鱼安静睡眠中这种活动的起源追溯到其大脑的记忆和学习中心,表明它可能发挥类似的作用。
然而,在头足类动物的主动睡眠期间,它们的大脑活动与清醒时的大脑活动非常相似。同样,这与脊椎动物的快速眼动睡眠状态非常相似。
最后,研究小组仔细检查了这种类似清醒的睡眠期间皮肤的闪烁情况。当章鱼醒着时,出于各种原因,它们可以使用称为色素细胞的特殊色素细胞来控制皮肤的颜色。它们可以伪装自己、应对威胁并与其他章鱼交流。
在类似清醒的睡眠阶段,章鱼会循环显示出于这些目的而显示的不同模式。这当然很好奇,但尚不清楚为什么。例如,他们可能正在练习皮肤图案。也可能需要该活性来保持色素细胞处于良好的工作状态。
但这也是有可能的,研究人员说,章鱼在睡觉时会重温清醒时的经历——这与做梦非常相似。这表明做梦,其目的科学家很难识别,在某种程度上对章鱼也有好处。
我们还不能得出这个结论。但在章鱼睡觉时更仔细地研究它们可以提供更多线索。
“从这个意义上说,虽然人类只有在醒来后才能口头报告他们做了什么样的梦,但章鱼的皮肤图案可以作为睡眠期间大脑活动的视觉读数,”实验神经科学家 Sam Reiter 说OIST 的。
“我们目前不知道这些解释中哪一个(如果有的话)可能是正确的。我们非常有兴趣进一步调查。”
该研究发表于自然。