Уже 450 млн лет назад рыбы видели сны

У спящих рыбок данио активность мозга схожа как с глубоким медленным сном, так и с быстрыми движениями глаз, или БДГ-сном (фаза быстрого сна), обнаруженными у млекопитающих, сообщают ученые. Возможно, удалось выявить клетки, которые запускают быстрый сон.

https://aquass.ru
https://aquass.ru

Полученные данные свидетельствуют о том, что основы сна возникли по крайней мере 450 млн лет назад у предков рыб, еще до эволюции многих других видов животных. Это на 150 млн лет раньше, чем думали ученые, когда обнаружили, что ящерицы спят, как млекопитающие и птицы.

Более того, сон, возможно, развился под водой, говорит Луис К. Люнг, нейробиолог из Медицинской школы Стэнфордского университета. «Эти сигнатуры [сна] действительно имеют важные функции — даже если мы не знаем, что это такое — они пережили сотни миллионов лет эволюции».

У млекопитающих, птиц и ящериц сон имеет несколько стадий, характеризующихся специфическими электрическими сигналами. Во время медленного сна мозг в основном спокоен, за исключением синхронизированных волн электрической активности. Частота сердечных сокращений уменьшается, мышцы расслабляются. Во время быстрого или парадоксального сна мозг снова активен, как будто он бодрствует. Но мышцы парализованы (за исключением быстрого подергивания глаз), а сердце бьется беспорядочно.

За многие лет исследований ученые узнали, что дрозофилы, нематоды, рыбы, осьминоги и другие существа имеют периоды отдыха, напоминающие сон. Но до сих пор никто не мог измерить электрическую активность мозга этих животных, чтобы увидеть, является ли этот отдых тем же сном, что и у млекопитающих.

Впервые ученые наблюдали за активностью мозга рыб во время сна, используя рыбок данио, используя флуоресцентные молекулы, которые загораются, когда нервы (зеленые) или мышцы становятся активными. Изображение: LC LEUNG.
Впервые ученые наблюдали за активностью мозга рыб во время сна, используя рыбок данио, используя флуоресцентные молекулы, которые загораются, когда нервы (зеленые) или мышцы становятся активными. Изображение: LC LEUNG. https://www.sciencenews.org

Люнг и его коллеги разработали систему, которая делает именно это у рыбок данио, генетически сконструировав их для создания флуоресцентной молекулы, которая загорается, когда сталкивается с молекулами кальция, который высвобождается, когда нервные клетки и мышцы активны. Наблюдая за вспышками света с помощью светового микроскопа, исследователи отслеживали активность мозга и мышц у прозрачных личинок рыб.

Следующей задачей было усыпить рыбу под микроскопом. В некоторых экспериментах команда добавляла в воду препараты, которые вызывают медленный или быстрый сон у млекопитающих. В других –исследователи лишали рыбу сна на ночь или вылавливали рыбу с большой активностью в течение дня. Результаты всех вызывающих сон методов были одинаковыми.

Исследователи обнаружили, что у спящих рыб во время сна есть два различных вида мозговой активности. Один из них, похожий на медленный сон, характеризовался короткими вспышками активности в некоторых нервных клетках мозга. Исследователи называют это состояние медленным сном. БДГ-подобный сон, который исследователи назвали «распространяющимся волновым сном», характеризовался бешеной мозговой активностью, которая распространяется как волна через мозг. Исследователи не называют фазы сна быстрым или медленным, потому что между тем, как спят рыбы и млекопитающие, есть некоторые незначительные различия.

https://c2.staticflickr.com
https://c2.staticflickr.com

Как и у млекопитающих, тело рыбок данио во время сна подвергается изменениям. Их мышцы расслабляются, а сердце замедляется с примерно 200 ударов в минуту, при пробуждении, до примерно 110-120 ударов в минуту во время медленного волнообразного сна. Во время быстрого сна сердце еще замедляется – до 90 ударов в минуту и теряет свой обычный ритм. Мышцы рыбы также полностью расслабляются. Одной из характеристик, которой не хватает рыбе, является быстрое движение глаз. Вместо этого глаза закатываются в глазницы.

Отсутствие движения глаз может указывать на то, что части мозга, обрабатывающие эмоции, такие как миндалины, не так активны у рыбок данио, как у млекопитающих.

Участие всего тела, которое отметили исследователи, укрепляет аргумент о том, что сон рыб похож на сон млекопитающих, говорит нейробиолог Пол Шоу из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Во всех организмах, которые, как известно, спят, «сон проявляется повсюду» в теле, говорит он.

Текст проверен на уникальность (100%)

Если Вам понравилось, жмите большой палец и подписывайтесь на наш канал. Дальше будет еще интереснее!