آنچه رؤیای هشت‌پاها درباره تکامل خواب به ما می‌گوید

آنچه رؤیای هشت‌پاها درباره تکامل خواب به ما می‌گوید

درک این موضوع که حیوانات دیگر چگونه خواب می‌بینند، به ما کمک می‌کند متوجه شویم که چرا خواب برای مغز انسان بسیار مهم است و چرا در طول تاریخ تکاملی حفظ شده.

به نظر نمی‌رسد مگس‌های میوه، هشت‌پاها، پرندگان و انسان‌ها اشتراکات زیادی داشته باشند. برخی روی خشکی و برخی در آب زندگی می‌کنند. برخی پرواز می‌کنند و برخی محدود به زمین هستند. برخی مهره‌دار و برخی فاقد ستون فقرات هستند. این موجودات به‌طور جداگانه تکامل پیدا کرده‌اند و اجداد مشترک بسیار دوری دارند؛ اما ممکن است یک ویژگی مشترک داشته باشند: آن‌ها خواب می‌بینند.

تقریبا تمامی موجودات زنده می‌خوابند؛ البته مباحثی در‌این‌باره وجود دارد که ارگانیسم‌های تک‌سلولی مانند پارامسی‌ نیز این کار را انجام می‌دهند؛ اما هیچ‌کس نمی‌داند واقعا چرا. سال‌ها است پژوهشگران دراین‌باره که خواب به حافظه، رشد و یادگیری کمک می‌کند، صحبت می‌کنند و واضح است که انسان برای عملکرد صحیح به خواب نیاز دارد؛ اما چیز بیشتری دراین‌باره نمی‌دانیم.

مارکوس فرانک، دانشمند عصب‌شناس دانشگاه ایالتی واشینگتن خواب را به عضوی اسرارآمیز تشبیه می‌کند: واضح است که وجود دارد و برای سلامتی جانوران حیاتی است؛ اما عملکرد دقیق و مکانیسم‌های کنترل‌کننده‌ی آن هنوز ناشناخته است. حتی در رابطه با اینکه به نظر می‌رسد برخی از گونه‌ها فقط یک حالت خواب داشته باشند که در جریان آن مغز آن‌ها نسبتا خاموش است درحالی‌که برخی دیگر به نظر می‌رسد دو حالت خواب را تجربه کنند که شامل یک مرحله سکون و یک حالت فعال است، نادانسته‌هایی وجود دارد.

در انسان‌ها، دوره‌ای از خواب که در آن مغز فعالیت دارد، خواب همراه‌با حرکات سریع چشم (REM) نامیده می‌شود. این مرحله از خواب زمانی است که خواب می‌بینیم و بیدار شدن از آن از سخت‌تر است. دانشمندان تا مدت‌ها این مرحله خواب عمیق‌تر و فعال را در دوزیستان یا خزندگان مشاهده نکرده بودند؛ بنابراین تا این اواخر این تئوری وجود داشت که این مرحله از خواب بعداً در جد مشترکی از پرندگان و جانوران تکامل یافته است؛ اما در سال ۲۰۱۶ خواب فعال در مارمولک‌ها ثبت شد. سپس در سال ۲۰۱۹، این وضعیت در سپیداج توصیف شد و در ماه مارس سال جاری، دانشمندانی در برزیل مقاله‌ای در مجله‌ی iScience منتشر کردند که این حالت را در هشت‌پا (اختاپوس) شناسایی کرده بود.

سفالوپودهایی نظیر هشت‌پا، مدت‌ها پیش از پیدایش موجوداتی که تبار مشترکی با پرندگان و انسان‌ها دارند، تکامل پیدا کرده‌اند. فرانک می‌گوید: «امکان ندارد جد مشترکی در این‌جا وجود داشته باشد.» اکنون دانشمندان کنجکاو هستند که آیا این حالت خواب نسبت‌ به تصور گذشته‌ی آن‌ها رواج بیشتری دارد یا آیا در زمان‌های متفاوت در گونه‌های مختلف تکامل یافته است و به همان شیوه‌ای که بال‌ها و پرواز به‌طور جداگانه در حشرات، خفاش‌ها و پرندگان طی پدیده‌ای که تکامل همگرا نامیده می‌شود، ظاهر شده است. درک اینکه کدام فشارهای انتخابی موجب این سازگاری و حفظ ژن‌های کدکننده‌ی آن شده است، می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا متوجه شوند که دیدن خواب چه عملکردی برای سیستم عصبی مرکزی دارد و چرا اصلا خواب مهم است. سیدارتا ریبرو یکی از نویسندگان مقاله، می‌پرسد: «خواب چه کاری برای جانوران انجام می‌دهد؟»

اولین قدم برای مطالعه‌ی چگونگی خوابیدن حیوانات این است که متوجه شویم چه زمانی آن‌ها واقعا در حال خواب هستند. این کار پیچیده‌تر از چیزی است که به نظر می‌رسد. برای پستانداران، دانشمندان ممکن است الکترودهایی را در مغز آن‌ها بکارند تا نحوه‌ی شلیک شدن نورون‌های آن‌ها را دنبال کنند؛ اما هشت‌پا‌ها سیستم عصبی مرکزی پراکنده‌ای دارند و به‌جای اینکه سیستم عصبی آن‌ها در مغز متمرکز شده باشد، هشت گره عصبی در بازوهای خود دارند که اغلب به‌طور مستقل عمل می‌کنند.

به گزارش وایرد، دانشمندان در مطالعه‌ی جدید به‌جای استفاده از روشی تهاجمی مانند اتصال الکترود، برای تعیین حالت خواب هشت‌پاها برخی از ویژگی‌های رفتاری آن‌ها را مطالعه کردند. سیلویا میدیروش، نویسنده اصلی مطالعه آستانه برانگیختگی حیوانات را آزمایش کرد. به سه مورد از چهار هشت‌پا محرک بصری داده شد که ویدئویی از خرچنگ‌های در حال حرکت بود. یکی نیز محرک ارتعاشی را به شکل ضربه سبکی که به مخزن او وارد می‌شد، دریافت کرد. میدیروش می‌خواست ببیند آن‌ها وقتی بیدار هستند، با چه سرعتی در برابر محرک پاسخ می‌دهند. سپس او آن‌ها را زمانی‌که به نظر غیرفعال می‌رسیدند، آزمایش و سرعت پاسخ آن‌ها را اندازه‌گیری کرد. واکنش‌ آهسته‌تر به معنای خواب عمیق‌تر بود.

پژوهشگران همچنین با استفاده از دوربین‌هایی تغییر در الگوهای پوست آن‌ها را دنبال کردند که سرنخ‌هایی در مورد فعالیت مغز آن‌ها ارائه می‌داد. هشت‌پا در زمان بیداری هنگام جفت‌یابی، نبرد بر سر قلمرو و هنگام پنهان شدن از شکارچیان تغییر رنگ می‌دهد. این تغییرات همیشه در پاسخ به چیزی است که در اطراف آن‌ها اتفاق می‌افتد؛ اما میدیروش می‌گوید: «چیزی که در ارتباط با خواب مشاهده کردیم، این است که تغییر رنگ با اتفاقاتی که در آن لحظه در محیط رخ می‌دهد، مرتبط نیست.» در عوض، الگوی رنگ هشت‌پاها به شیوه‌ی خارق‌العاده‌ای تغییر می‌کرد که با محرک‌های موجود در دنیای واقعی مانند نزدیک شدن موجودات دیگر یا نیاز به استتار خود ربطی نداشت.

میدیروش می‌گوید ازآن‌جایی که این تغییرات الگوی پوستی را نورون‌های حرکتی در مغز کنترل می‌کند، این امکان وجود دارد که علت پیدایش این الگوها آن باشد که هشت‌پاها در حال رؤیا دیدن بودند. برای مثال، پژوهشگران در مقاله‌ی خود حالت کوتاهی را توصیف می‌کنند که در آن هشت‌پاها الگویی را نشان می‌دادند که در آن نیمی از حیوان کاملا سفید و نیم دیگر آن کاملا سیاه بود. این الگو معمولا در جریان جفت‌یابی یا جنگ بر سر قلمرو ظاهر می‌شود. از آنجا که واضح بود که حیوانات خواب در این فعالیت‌ها مشارکتی نداشتند، پژوهشگران متعجب شدند که آیا آن‌ها در حال دیدن رؤیا در مورد این سناریوها هستند و رؤیاها را روی پوست خود منتشر می‌کنند. البته در این مورد پژوهشگران به نکته‌ی مهمی اشاره می‌کنند: هشت‌پاها در این نقطه در عمیق‌ترین خواب خود نیستند، بنابراین ممکن است تغییری که دیده می‌شود، به خاطر حرکت به سمت خواب و تغییر از حالت بیداری به خواب باشد.

هشت‌پایی در خواب آرام. درک نحوه‌ی خوابیدن حیوانات مختلف به دانشمندان کمک می‌کند به هدف این عملکرد مهم پی ببرند

ترزا ایگلسیاس، دانشمند رفتارشناسی حیوانات در مؤسسه علم و فناوری اوکیناوا که نویسنده‌ی اصلی مطالعه ۲۰۰۹ سپیداج بود، می‌گوید اگرچه مطالعه‌ی این گروه فقط شامل چهار هشت‌پا می‌شد که ممکن است نمونه کوچکی به نظر برسد، برای این نوع مطالعات عادی است. او می‌گوید نتایج قوی هستند، زیرا رفتارها بسیار قوی و هم‌سو بود: تأخیر در زمان واکنش سه هشت‌پا بسته به وضعیت خواب و بیداری آن‌ها، مشابه بود (یکی از هشت‌پاها به دلایل فنی از آزمایش برانگیختگی حذف شد). رنگ پوست هر چهار هشت‌پا در جریان خواب فعال تغییر پیدا کرد.

ایگلسیاس می‌گوید شواهد قوی وجود دارد که نشان می‌دهد سفالوپودها واقعا خواب می‌بینند. ایگلسیاس وقتی دو سال پیش آزمایش سپیداج خود را انجام داد، ازنظر تشخیص اینکه حیوانات چه زمانی کاملا خواب بودند، مشکل داشت. آستانه برانگیختگی آن‌ها هماهنگ نبود. پس از هفته‌ها ضبط وضعیت آن‌ها، او تصمیم گرفت پای نوار ویدئویی بنشیند تا شاخص‌های دیگری را که ممکن است به او سرنخی بدهند، کشف کند. آن وقت بود که او متوجه شد الگوهای پوستی آن‌ها تغییر می‌کند. درست مانند هشت‌پاها، الگوها با هیچ رویدادی در محیط پیرامون جانوران مطابقت نداشت.

ثبت این رفتار نخستین گام برای درک آن است اما ایگلسیاس هشدار می‌دهد که این توصیف‌ها معادل دانستن اینکه حیوان در حال ادراک چه چیزی است، نیست. او می‌گوید وقتی از این مشاهدات کیفی فراتر بروید، سپس بخش دشوارتر سؤال‌ها می‌رسد: آن‌ها در حال فکر کردن به چه چیزی هستند؟ چه احساسی دارند؟ چه چیزی را تجربه می‌کنند؟

ممکن است خواب دیدن سفالوپودها کاملا شبیه تجربه‌ی انسان‌ها نباشد. تیم برزیلی دریافت که مرحله‌ی خواب فعال برای هشت‌پاها کمتر از یک دقیقه طول می‌کشد که نسبت به ساعتی که انسان‌ها می‌توانند در خواب REM سپری کنند، به سرعت برق می‌گذرد. چرخه طولانی‌تر REM موجب می‌شود رؤیاهای انسان‌ها پر از شخصیت‌ها و نمادها شود. میدیروش می‌گوید اگر هشت‌پاها خواب ببینند، به احتمال زیاد بسیار کوتاه خواهد بود.

الگوهای پوستی هشت‌پا طی خواب فعال تغییر می‌کند و ممکن است نشان‌دهنده فعالیت مغزی مشابه با خواب REM در انسان‌ها باشد

البته حتی اگر مرحله‌ی خواب فعال کوتاه باشد، می‌تواند خطرناک باشد. حیوانات هنگام خواب عمیق آسیب‌پذیر هستند. آن‌ها ممکن است متوجه نزدیک شدن شکارچی نشوند و در مورد هشت‌پا، پوست آن‌ها ممکن است در پاسخ به خوابی که می‌بینند، واکنش نشان دهد و آن‌ها را از حالت استتار خارج کند.

پژوهشگران فکر می‌کنند داشتن چنین رفتار خطرناکی باید مزیتی تکاملی داشته باشد. به عقیده‌ی ریبرو، خواب فعال می‌تواند زمانی باشد که در آن مناطق مختلف مغز برای تقویت ارتباطات عصبی بر اساس آنچه حیوان تجربه کرده است یا در آن روز یاد گرفته است و برای انتقال خاطرات از ذخیره کوتاه‌مدت به طولانی‌مدت، با هم ارتباط برقرار می‌کنند. وی خاطرنشان کرد که نشان داده است که پرندگان هنگام خواب فعال آواز خود را تکرار می‌کنند.

ریبرو می‌گوید شاید اجبار برای خواب REM فشاری برای پردازش حافظه در مناطق مختلف مغز باشد. حیواناتی که مغزهای پیچیده با بخش‌های مختلف دارند، به آن نیاز دارند. حتی مگس میوه که نشانه‌هایی از خواب فعال را نشان می‌دهد، دارای مغز کوچک ولی حاوی بخش‌های مختلفی است که این بخش‌ها باید با هم ارتباط برقرار کنند. مگس‌های میوه نیز درست مانند انسان‌ها، موش‌ها و پرندگان، چرخه‌ای از خواب را تجربه می‌کنند که در آن مغزشان خیلی فعال است (تقریبا به فعالیت زمانی‌که آن‌ها بیدارند) اما در برابر محرک‌های بصری واکنش نشان نمی‌دهند.

همچنین ممکن است ما خبر نداشته باشیم که بسیاری از حیوانات می‌توانند رؤیا ببینند. ایگلسیاس خاطرنشان می‌کند که انسان‌ها به‌دنبال خواب فعالی هستند که شبیه خواب فعال خودشان باشد و رفتارهایی مانند حرکت سریع چشم و کاهش آستانه برانگیختگی در آن وجود داشته باشد؛ اما فقط به این دلیل که حیوانات رفتارهای یکسانی ندارند، به این معنا نیست که ممکن است مرحله‌ی مشابهی را تجربه نکنند.

میدیروش و ریبرو در حال برنامه‌ریزی برای مطالعات جدیدی هستند که آزمایش می‌کند که آیا خواب به هشت‌پاها کمک می‌کند تا اطلاعات را حفظ کنند و وظایف جدید را یاد بگیرند و اینکه اگر آن‌ها به مدت یک شب از خواب محروم شوند، آیا در نوبت بعدی بیشتر خواهند خوابید. این اطلاعات می‌تواند به پژوهشگران کمک کند تا درک کنند آیا خواب هشت‌پا شبیه خواب ما است یا عملکرد دیگری دارد؛ اما ممکن است هرگز ندانیم هشت‌پاها، مگس‌ها میوه و پرندگان خواب می‌بینند یا خواب چه چیزی را می‌بینند. فرانک می‌گوید: «فقط یک موجود زنده وجود دارد که با اطمینان می‌توانیم بگوییم خواب می‌بیند و آن انسان است، چراکه به شما می‌گوید.»

منبع wired

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید