Rozhovor kandidáta biologických věd Ústavu ekologie a evoluce A.N. Severtsova Ruské akademie věd, pracovníka centra pro výzkum spánku na Kalifornské univerzitě Olega Lyamina k publikaci „MK“, ve které hovořil o tom, jak se provádí výzkum.
Je snadné spát v přírodě? Co je firemní bdělost? Jak spí dravci a jak spí jejich kořist? Vědci nacházejí odpovědi na mnoho otázek, které se týkají lidského spánku, studiem spánku zvířat (od malých ovocných mušek až po obrovské slony žijící v džungli). Mezinárodní tým vědců letos zveřejnil článek o tom, jak studovali spánek divokých slonů v národním parku Chobe v jihoafrické Botswaně. Jeden z členů skupiny, kandidát biologických věd z Institutu ekologie a evoluce pojmenovaný po. A. N. Severtsov RAS, zaměstnanec centra pro výzkum spánku na Kalifornské univerzitě, Oleg LYAMIN řekl MK, jak proběhla „zvláštní operace“ k odchytu slonů a implantaci pohybových senzorů podobných akcelerometrům, které nyní nosí mnoho Moskvanů na zápěstích. .
Kdo brání slonům ve spánku?
Dříve se předpokládalo, že k obnově mozku je zapotřebí spánek. Bylo to snadné posoudit podle člověka žijícího v pohodlných podmínkách, ve vyhřáté posteli s měkkými polštáři, nebo podle našich menších bratříčků ze zoologických zahrad, kde pro ně byly také vytvořeny poměrně pohodlné podmínky k životu. Jak dlouho spí zvířata ve volné přírodě, kde všude kolem číhá nebezpečí v podobě predátorů nebo pytláků, kde jsou zvířata nucena hladovět kvůli nedostatku potravy nebo starostí o mláďata? To donedávna nikdo nevěděl. Rozsah trvání snu byl obrovský – od 2 do 18 hodin denně.
Na tuto otázku se zavázala odpovědět skupina vědců z University of Johannesburg (Jižní Afrika) a University of California v Los Angeles, kde ruský biolog Oleg Lyamin pracuje pod vedením Jeroma Segala ve svém centru spánku již 20 let. . Špičkoví specialisté, kteří vědí vše o spacích zvycích různých živých tvorů, tak říkajíc ve stacionárních podmínkách, v přírodě, se nejprve rozhodli vypořádat s největšími obyvateli džungle – slony. Ukázalo se, že na rozdíl od 6–7 hodinového spánku v zoo nebo cirkusu spí v přírodních podmínkách tito obři v průměru 2 hodiny denně. A nic, nespadnou z nohou! Tak důležitá vlastnost zvířete, jako je doba potřebná ke spánku, se ve skutečnosti ukázala jako ne tak důležitá. Ukázalo se, že se může měnit v závislosti na podmínkách, ve kterých se obr nachází.
„Ano, slon je slon i v Africe, ale množství spánku je tam jiné,“ směje se Oleg Lyamin. „Navíc jsme zjistili, že někdy sloni ve volné přírodě dva dny vůbec nespí, senzory ukázaly, že naše subjekty byly aktivní až 40 hodin v jednom období. Ve spánku jim mohlo zabránit cokoli – od špatného počasí až po přítomnost predátorů v okolí.
Vrtulník – výstřel – obrazovka
Jak vědci sledovali spánek slonů v lese? Koneckonců nemůžete položit tak obrovskou věc na postel a natáhnout si přes uši čepici s dráty. Vývoj metod v rámci projektu „Srovnávací fyziologické studium spánku a ekologická fyziologie spánku“ začal před 8 lety. Později biologům, kteří přišli do džungle s cílem „proniknout“ do mozků obrů, výrazně pomohli kolegové z Jižní Afriky, kteří ještě dříve při studiu migrace slonů nasadili 20kilogramové obojky se satelitními GPS značkami. na jejich krku. Okamžitě udělejme výhradu, že takový „náhrdelník“ není pro slona zátěží, a proto byly subjekty v novém experimentu ozdobeny podobnými obojky.
“Stalo se to v soukromém národním parku, který není zdaleka tak velký jako například Krugerův park,” říká Lyamin. „Nejprve jsme museli najít a chytit zvířata jedno po druhém. Této procedury se zúčastnili piloti vrtulníků a celá četa rangerů. Po nalezení vhodného slona střílel veterinář z vrtulníku na zvíře létající stříkačkou s prášky na spaní. Někde poblíž, na náměstí, kde probíhal výlov, už v té době měli službu rangeři – asi 15–20 lidí v několika autech. Měli co nejrychleji zajet k imobilizovanému zvířeti a postavit kolem spícího obra, či spíše obryně bariéru – všichni naši testovací sloni byly samice, je vhodné přes ně sledovat migraci. Mimochodem, stádu slonů vládne matriarchát, a proto jsou slonice považovány za vůdce.
– Kdo je měl chránit?
— Zatímco my jsme, když jsme dostali pokyn „slon je připraven“, šli ke spícímu zvířeti a pracovali s ním, strážci nám museli zajistit ochranu před divokými zvířaty. Když jsme se ke slonovi přiblížili v džípu, okamžitě jsme nainstalovali senzory pro motorickou aktivitu hlavy, polohu těla slona a jeho trupu. Pro hlavu a tělo byl senzor připevněn ke stejnému silnému obojku, jaký nosili sloni v experimentu jihoafrických výzkumníků. Akcelerometr nám měl pomoci určit zrychlení pohybů zvířete a také jeho spánkové polohy. Do chobotu musel být implantován senzor – nejaktivnější orgán slona, což je vlastně smyslový orgán, který je neustále v pohybu. Rozhodli jsme se: pokud určíme stavy slona s různou úrovní aktivity, budeme schopni vyvodit více či méně přesný závěr o tom, jak dlouho slon v džungli spí.
— Takže do kufru byl implantován analog našich hodinek s krokoměrem?
— Ano, jde o přibližně stejné miniaturní senzory pro sledování spánku a pohybů na základě aktivity pohybu rukou. Muž má ruku, slon má chobot. A pak, po 1-2 měsících, jsme museli tyto senzory vytáhnout z kufru. Celá zdlouhavá procedura se opakovala: vrtulník – výstřel, eutanazie – obrazovka. Slon byl nalezen pomocí signálů GPS. V Jižní Africe, kde je ochrana dobře organizovaná, se se zvířaty zachází s úctou.
Sen predátora je jako sen dítěte
V jaké poloze tedy sloni rádi spí? V zoo a cirkuse je vědci pozorovali, jak v noci spí ve stoje a leží na boku. V přírodě si však sloni lehnou na zem jen velmi zřídka. A vědci došli k závěru, že v přírodních podmínkách zažili takzvaný paradoxní spánek jen zřídka. Rozvíjí se vždy, když zvíře spí vleže, neboť je doprovázeno výrazným snížením svalového tonusu.
„Stojící“ spánek u slonů, stejně jako u jiných zástupců fauny, je považován za spánek s pomalými vlnami, vysvětluje Oleg Irikovich. – Je klidnější, má vypnuté vědomí. Existuje jeden příznak, který se u pomalého spánku nevyskytuje – překvapivý a rychlý pohyb očí spícího. To vše se projevuje při paradoxním spánku, na Západě se mu také říká REM spánek. Je hlubší – probuzení takového zvířete je náročnější než v pomalém spánku. Je překvapivé, že silné uvolnění svalů je doprovázeno neuvěřitelnou mozkovou aktivitou. Je také součástí díla, jako během bdění, proto byl spánek nazýván paradoxním. Zatím přesně nevíme, proč je to potřeba. Ale tato fáze spánku je přítomna u všech savců (kromě kytovců) a ptáků.
– Co tedy vypovídá o tom, že sloni z rezervace velmi zřídka spali vleže?
„Došli jsme k závěru, že to bylo způsobeno pudem sebezáchovy v džungli. Paradoxní spánek co nejvíce brzdí motorickou sféru. Je těžké se z něj rychle dostat, což zvířeti hrozí smrtí plížícího se nepřítele. Zvířata, která tradičně spí na nechráněných místech (sem patří i kopytníci), mají ještě menší pravděpodobnost, že budou spát v paradoxním spánku. Máme takové výrazy: „sen o tygrovi“ a „sen o tapírovi“. Dravci jsou zpravidla méně zranitelní a mohou častěji upadnout do hlubokého spánku a nejzranitelnější zvířata, jako jsou tapíři, často spí povrchním, mělkým spánkem. Proto jsme došli k závěru, že snížení množství paradoxního spánku je adaptační proces.
– Vraťme se k našim slonům. Opravdu mají v záloze nepřátele?
— Stává se, že v některých parcích napadají slony lvi. Lze také předpokládat, že námi pozorované samice, které dešifrovaly údaje ze senzorů, měly o mláďata strach, chránily je před agresivními samci nebo se zachraňovaly před dotěrnými nápadníky. Slony by mohli rušit i pytláci.
—U kterého zvířete, kromě tygrů, je větší pravděpodobnost, že zažije REM spánek?
— Paradoxní spánek oplývá „primitivními“ zvířaty: vačnatci, vačice, ptakopysk. Předpokládá se, že mláďata všech druhů mají tohoto spánku více než dospělí. Výjimkou není ani člověk, jehož množství paradoxního spánku s věkem také ubývá.
„Věří se, že sny vidíme právě v období tak rychlého a hlubokého spánku.
„Vlastně sníme hlavně během REM spánku. Sny v tomto období jsou obzvláště živé a emocionálně bohaté. Jsou zapamatovatelné. Ale v poslední době se věří, že sny se mohou objevit i na začátku usínání. Určitě se vám už stalo, že jste jakoby ještě neusnuli, ale v polospánku jste určitě něco viděli.
Mnoho zvířat v přírodě nespí každý den přibližně stejně dlouho, jako například my. Mohou také zůstat dny bez spánku nebo spát velmi málo, jako sloni nebo fregaty během vícedenních letů nad oceánem. Tyto údaje nesouhlasí s populárním názorem, že tělo potřebuje paradoxní spánek, aby si udrželo vysokou úroveň kognitivních procesů: pozornost, myšlení, paměť. Toto je celá oblast vědy, přičemž mnoho vědců dělá kariéru na spojení mezi REM spánkem a kognitivními funkcemi. Ale co delfíni, kteří možná nikdy nezažijí paradoxní spánek? A co tuleni, kteří mají tuto fázi spánku na souši, ale během migrace zmizí v oceánu? Ukazuje se, že všechna zvířata potřebují spánek, ale to, jak a jak moc spí, je do značné míry dáno vnějšími podmínkami (ekologickými faktory) a také evolučními procesy, které vedly ke vzniku různých druhů a skupin zvířat.
— Sní sloni v těch vzácných hodinách, kdy mají to štěstí usnout v paradoxním spánku?
“O nočních vizích člověka se dozvídáme tak, že ho probudíme v různých fázích spánku a zeptáme se: “Viděl jsi sen?” Bohužel se na to nemůžeme ptát zvířat.
Střídání se ve spánku je firemní záležitost.
— Proč sloni v zoologických zahradách někdy přes den spí?
— Během dne, mezi krmením, mohou sloni skutečně spát v záchvatech. To svědčí o jejich schopnosti přizpůsobit se různým podmínkám. Například v národním parku, když jedeme po silnici v džípu, sloni klidně jdou po kraji silnice a nevěnují pozornost autu. Stejně tak sloni narození v zoologické zahradě: nemají pocit strachu z lidí, a proto si mohou dovolit spát během dne.
— Některá stáda zvířat ve volné přírodě se střídají ve spánku, aby se vyhnula útokům predátorů. Je běžné, že si sloni navzájem chrání spánek?
Spánek v zatáčkách je typický spíše pro kopytníky, kteří nemají odlehlá místa na spaní, jako mnoho kopytníků. Jde o druh „firemní bdělosti“ – jednu ze strategií, které si zvířata vyvinula, aby přežila ve volné přírodě. Toto chování je také charakteristické pro některé druhy ptáků, například racky a kachny. Sloni, jak jsem již řekl, často nacházejí chráněná místa na spaní a v džungli není mnoho zvířat, která jim mohou spánek rušit. Ale nevylučuji, že se také někdy střídají ve spánku.
– A poslední otázka. Pokud mají sloni, stejně jako jiná zvířata, tendenci se přizpůsobit krátkému spánku, znamená to, že je taková adaptace možná i pro lidi?
— Mezi vědci panují názory, že v primitivních dobách tomu tak bylo, ale ne každý s nimi souhlasí. Přesto je určitá doba spánku pro člověka optimální – 7-8 hodin denně, a to je zatím těžké vyvrátit.
Je snadné spát v přírodě? Co je firemní bdělost? Jak spí dravci a jak spí jejich kořist? Vědci nacházejí odpovědi na mnoho otázek, které se týkají lidského spánku, studiem spánku zvířat (od malých ovocných mušek až po obrovské slony žijící v džungli). Mezinárodní tým vědců letos zveřejnil článek o tom, jak studovali spánek divokých slonů v národním parku Chobe v jihoafrické Botswaně. Jeden z členů skupiny, kandidát biologických věd z Institutu ekologie a evoluce pojmenovaný po. A. N. Severtsov RAS, zaměstnanec centra pro výzkum spánku na Kalifornské univerzitě, Oleg LYAMIN řekl MK, jak proběhla „zvláštní operace“ k odchytu slonů a implantaci pohybových senzorů podobných akcelerometrům, které nyní nosí mnoho Moskvanů na zápěstích. .
Kdo brání slonům ve spánku?
Dříve se předpokládalo, že k obnově mozku je zapotřebí spánek. Bylo to snadné posoudit podle člověka žijícího v pohodlných podmínkách, ve vyhřáté posteli s měkkými polštáři, nebo podle našich menších bratříčků ze zoologických zahrad, kde pro ně byly také vytvořeny poměrně pohodlné podmínky k životu. Jak dlouho spí zvířata ve volné přírodě, kde všude kolem číhá nebezpečí v podobě predátorů nebo pytláků, kde jsou zvířata nucena hladovět kvůli nedostatku potravy nebo starostí o mláďata? To donedávna nikdo nevěděl. Rozsah trvání snu byl obrovský – od 2 do 18 hodin denně.
Na tuto otázku se zavázala odpovědět skupina vědců z University of Johannesburg (Jižní Afrika) a University of California v Los Angeles, kde ruský biolog Oleg Lyamin pracuje pod vedením Jeroma Segala ve svém centru spánku již 20 let. . Špičkoví specialisté, kteří vědí vše o spacích zvycích různých živých tvorů, tak říkajíc ve stacionárních podmínkách, v přírodě, se nejprve rozhodli vypořádat s největšími obyvateli džungle – slony. Ukázalo se, že na rozdíl od 6–7 hodinového spánku v zoo nebo cirkusu spí v přírodních podmínkách tito obři v průměru 2 hodiny denně. A nic, nespadnou z nohou! Tak důležitá vlastnost zvířete, jako je doba potřebná ke spánku, se ve skutečnosti ukázala jako ne tak důležitá. Ukázalo se, že se může měnit v závislosti na podmínkách, ve kterých se obr nachází.
„Ano, slon je slon i v Africe, ale množství spánku je tam jiné,“ směje se Oleg Lyamin. „Navíc jsme zjistili, že někdy sloni ve volné přírodě dva dny vůbec nespí, senzory ukázaly, že naše subjekty byly aktivní až 40 hodin v jednom období. Ve spánku jim mohlo zabránit cokoli – od špatného počasí až po přítomnost predátorů v okolí.
Vrtulník – výstřel – obrazovka
Jak vědci sledovali spánek slonů v lese? Koneckonců nemůžete položit tak obrovskou věc na postel a natáhnout si přes uši čepici s dráty. Vývoj metod v rámci projektu „Srovnávací fyziologické studium spánku a ekologická fyziologie spánku“ začal před 8 lety. Později biologům, kteří přišli do džungle s cílem „proniknout“ do mozků obrů, výrazně pomohli kolegové z Jižní Afriky, kteří ještě dříve při studiu migrace slonů nasadili 20kilogramové obojky se satelitními GPS značkami. na jejich krku. Okamžitě udělejme výhradu, že takový „náhrdelník“ není pro slona zátěží, a proto byly subjekty v novém experimentu ozdobeny podobnými obojky.
“Stalo se to v soukromém národním parku, který není zdaleka tak velký jako například Krugerův park,” říká Lyamin. „Nejprve jsme museli najít a chytit zvířata jedno po druhém. Této procedury se zúčastnili piloti vrtulníků a celá četa rangerů. Po nalezení vhodného slona střílel veterinář z vrtulníku na zvíře létající stříkačkou s prášky na spaní. Někde poblíž, na náměstí, kde probíhal výlov, už v té době měli službu rangeři – asi 15–20 lidí v několika autech. Měli co nejrychleji zajet k imobilizovanému zvířeti a postavit kolem spícího obra, či spíše obryně bariéru – všichni naši testovací sloni byly samice, je vhodné přes ně sledovat migraci. Mimochodem, stádu slonů vládne matriarchát, a proto jsou slonice považovány za vůdce.
– Kdo je měl chránit?
— Zatímco my jsme, když jsme dostali pokyn „slon je připraven“, šli ke spícímu zvířeti a pracovali s ním, strážci nám museli zajistit ochranu před divokými zvířaty. Když jsme se ke slonovi přiblížili v džípu, okamžitě jsme nainstalovali senzory pro motorickou aktivitu hlavy, polohu těla slona a jeho trupu. Pro hlavu a tělo byl senzor připevněn ke stejnému silnému obojku, jaký nosili sloni v experimentu jihoafrických výzkumníků. Akcelerometr nám měl pomoci určit zrychlení pohybů zvířete a také jeho spánkové polohy. Do chobotu musel být implantován senzor – nejaktivnější orgán slona, což je vlastně smyslový orgán, který je neustále v pohybu. Rozhodli jsme se: pokud určíme stavy slona s různou úrovní aktivity, budeme schopni vyvodit více či méně přesný závěr o tom, jak dlouho slon v džungli spí.
— Takže do kufru byl implantován analog našich hodinek s krokoměrem?
— Ano, jde o přibližně stejné miniaturní senzory pro sledování spánku a pohybů na základě aktivity pohybu rukou. Muž má ruku, slon má chobot. A pak, po 1-2 měsících, jsme museli tyto senzory vytáhnout z kufru. Celá zdlouhavá procedura se opakovala: vrtulník – výstřel, eutanazie – obrazovka. Slon byl nalezen pomocí signálů GPS. V Jižní Africe, kde je ochrana dobře organizovaná, se se zvířaty zachází s úctou.
Sen predátora je jako sen dítěte
V jaké poloze tedy sloni rádi spí? V zoo a cirkuse je vědci pozorovali, jak v noci spí ve stoje a leží na boku. V přírodě si však sloni lehnou na zem jen velmi zřídka. A vědci došli k závěru, že v přírodních podmínkách zažili takzvaný paradoxní spánek jen zřídka. Rozvíjí se vždy, když zvíře spí vleže, neboť je doprovázeno výrazným snížením svalového tonusu.
„Stojící“ spánek u slonů, stejně jako u jiných zástupců fauny, je považován za spánek s pomalými vlnami, vysvětluje Oleg Irikovich. – Je klidnější, má vypnuté vědomí. Existuje jeden příznak, který se u pomalého spánku nevyskytuje – překvapivý a rychlý pohyb očí spícího. To vše se projevuje při paradoxním spánku, na Západě se mu také říká REM spánek. Je hlubší – probuzení takového zvířete je náročnější než v pomalém spánku. Je překvapivé, že silné uvolnění svalů je doprovázeno neuvěřitelnou mozkovou aktivitou. Je také součástí díla, jako během bdění, proto byl spánek nazýván paradoxním. Zatím přesně nevíme, proč je to potřeba. Ale tato fáze spánku je přítomna u všech savců (kromě kytovců) a ptáků.
– Co tedy vypovídá o tom, že sloni z rezervace velmi zřídka spali vleže?
„Došli jsme k závěru, že to bylo způsobeno pudem sebezáchovy v džungli. Paradoxní spánek co nejvíce brzdí motorickou sféru. Je těžké se z něj rychle dostat, což zvířeti hrozí smrtí plížícího se nepřítele. Zvířata, která tradičně spí na nechráněných místech (sem patří i kopytníci), mají ještě menší pravděpodobnost, že budou spát v paradoxním spánku. Máme takové výrazy: „sen o tygrovi“ a „sen o tapírovi“. Dravci jsou zpravidla méně zranitelní a mohou častěji upadnout do hlubokého spánku a nejzranitelnější zvířata, jako jsou tapíři, často spí povrchním, mělkým spánkem. Proto jsme došli k závěru, že snížení množství paradoxního spánku je adaptační proces.
– Vraťme se k našim slonům. Opravdu mají v záloze nepřátele?
— Stává se, že v některých parcích napadají slony lvi. Lze také předpokládat, že námi pozorované samice, které dešifrovaly údaje ze senzorů, měly o mláďata strach, chránily je před agresivními samci nebo se zachraňovaly před dotěrnými nápadníky. Slony by mohli rušit i pytláci.
—U kterého zvířete, kromě tygrů, je větší pravděpodobnost, že zažije REM spánek?
— Paradoxní spánek oplývá „primitivními“ zvířaty: vačnatci, vačice, ptakopysk. Předpokládá se, že mláďata všech druhů mají tohoto spánku více než dospělí. Výjimkou není ani člověk, jehož množství paradoxního spánku s věkem také ubývá.
„Věří se, že sny vidíme právě v období tak rychlého a hlubokého spánku.
„Vlastně sníme hlavně během REM spánku. Sny v tomto období jsou obzvláště živé a emocionálně bohaté. Jsou zapamatovatelné. Ale v poslední době se věří, že sny se mohou objevit i na začátku usínání. Určitě se vám už stalo, že jste jakoby ještě neusnuli, ale v polospánku jste určitě něco viděli.
Mnoho zvířat v přírodě nespí každý den přibližně stejně dlouho, jako například my. Mohou také zůstat dny bez spánku nebo spát velmi málo, jako sloni nebo fregaty během vícedenních letů nad oceánem. Tyto údaje nesouhlasí s populárním názorem, že tělo potřebuje paradoxní spánek, aby si udrželo vysokou úroveň kognitivních procesů: pozornost, myšlení, paměť. Toto je celá oblast vědy, přičemž mnoho vědců dělá kariéru na spojení mezi REM spánkem a kognitivními funkcemi. Ale co delfíni, kteří možná nikdy nezažijí paradoxní spánek? A co tuleni, kteří mají tuto fázi spánku na souši, ale během migrace zmizí v oceánu? Ukazuje se, že všechna zvířata potřebují spánek, ale to, jak a jak moc spí, je do značné míry dáno vnějšími podmínkami (ekologickými faktory) a také evolučními procesy, které vedly ke vzniku různých druhů a skupin zvířat.
— Sní sloni v těch vzácných hodinách, kdy mají to štěstí usnout v paradoxním spánku?
“O nočních vizích člověka se dozvídáme tak, že ho probudíme v různých fázích spánku a zeptáme se: “Viděl jsi sen?” Bohužel se na to nemůžeme ptát zvířat.
Střídání se ve spánku je firemní záležitost.
— Proč sloni v zoologických zahradách někdy přes den spí?
— Během dne, mezi krmením, mohou sloni skutečně spát v záchvatech. To svědčí o jejich schopnosti přizpůsobit se různým podmínkám. Například v národním parku, když jedeme po silnici v džípu, sloni klidně jdou po kraji silnice a nevěnují pozornost autu. Stejně tak sloni narození v zoologické zahradě: nemají pocit strachu z lidí, a proto si mohou dovolit spát během dne.
— Některá stáda zvířat ve volné přírodě se střídají ve spánku, aby se vyhnula útokům predátorů. Je běžné, že si sloni navzájem chrání spánek?
Spánek v zatáčkách je typický spíše pro kopytníky, kteří nemají odlehlá místa na spaní, jako mnoho kopytníků. Jde o druh „firemní bdělosti“ – jednu ze strategií, které si zvířata vyvinula, aby přežila ve volné přírodě. Toto chování je také charakteristické pro některé druhy ptáků, například racky a kachny. Sloni, jak jsem již řekl, často nacházejí chráněná místa na spaní a v džungli není mnoho zvířat, která jim mohou spánek rušit. Ale nevylučuji, že se také někdy střídají ve spánku.
– A poslední otázka. Pokud mají sloni, stejně jako jiná zvířata, tendenci se přizpůsobit krátkému spánku, znamená to, že je taková adaptace možná i pro lidi?
— Mezi vědci panují názory, že v primitivních dobách tomu tak bylo, ale ne každý s nimi souhlasí. Přesto je určitá doba spánku pro člověka optimální – 7-8 hodin denně, a to je zatím těžké vyvrátit.
