Сон у рептилий, амфибий и рыб

Глава 2: Филогенез сна

ФИЛОГЕНЕЗ - от греч. phyle - род, племя и genesis - рождение, происхождение.
То есть процесс возникновения и эволюционных изменений какого-либо явления.

Никого не удивит тот факт, что процесс сна различен у разных животных и подвержен филогенетическим изменениям. Скорее наоборот, мы бы очень удивились, если бы все животные спали одинаковым образом, поскольку все они резко отличаются по анатомическим и физиологическим признакам, среде обитания и способах адаптации к внешним условиям. Различные виды и типы процесса сна у животных очень интересны для исследования. Также корреляция процесса сна с другими характеристиками особей могут дать ключ к адаптивным функциям сна.

Хотя исследования различий в процессе сна не могут дать окончательного ответа на вопрос “Почему мы спим?”, они создают важный банк информации, анализ которой приводит к нескольким перспективным теориям. Интересно и то, что важность сна в животном мире, подчеркивается и отдельным местом для этого процесса и обстоятельствами в которых он происходит.

Естественно, наиболее тщательно изученными животными были млекопитающие. Свыше 90 видов млекопитающих были подвергнуты осторожным наблюдениям во время их сна, изучались электрические изменения в их мозговой активности. Следующая таблица показывает несколько обобщенных данных, которые были получены в ходе изучения.

Таблица 1. Примеры общей продолжительности сна у млекопитающих

Привычки, особые места и позы сна у животных сильно варьируются. Некоторые млекопитающие (например, кроты и кролики) спят в норах, тогда как другие (к примеру, зебры) спят под открытым небом. Некоторые млекопитающие (крупный рогатый скот) могут спать с открытыми глазами. Другие (тюлени и гиппопотамы), проводят часть сна под водой. Некоторые млекопитающие (гориллы), укладываются спать в логовища, в то время как другие (дельфины и морские свиньи) спят во время плавания. Более того, дельфины и морские свинки могут спать только одной частью мозга, в то время когда другая часть бодрствует. Это позволяет им, дышащим воздухом млекопитающим, периодически всплывать на поверхность.

Лиса спит, свернувшись; леопард спит, растянувшись на ветках деревьев; летучая мышь спит вися вниз головой. Выбранную группу млекопитающих исследовали на способность спать в лабораторных условиях. Некоторые млекопитающие спят преимущественно ночью (человек), в то время как большая их часть - днем (крысы). Лошади проводят большую часть времени суток стоя, часть времени в REM-фазе сна, они используют специальную позу, когда конечности образуют как бы естественный замок. Несмотря на такие различия, все млекопитающие спят. Всеобщность сна млекопитающих, несмотря на все эти различия - доказательство того, что сон просто обязателен.

Млекопитающие не только спят, но и, как правило, испытывают циклическое чередование между NREM и REM фазами сна. Исключением из этого правила является ехидна - это млекопитающее, которое вынашивает детенышей из яиц подобно птицам и рептилиям. У ехидн нет фазы REM-сна, только NREM-сон. И этому до сих пор нет объяснения. Ехидна откладывает яйца или низкая температура тела вероятно влияет на это отсутствие, но у птиц ведь есть REM-фаза, и у других млекопитающих тоже, несмотря на низкую температуру их тела.

Сон у птиц

Как и у млекопитающих, у птиц тоже есть циклы NREM и REM сна, но с некоторыми отличиями. Одно из наиболее главных отличий, это то, что циклы NREM и REM сна у птиц очень короткие. Их NREM фрагмент длиться в среднем около двух с половиной минут, а REM – всего 9 секунд. Так же, большинство птиц не теряют мускульного напряжения во время REM сна, как это наблюдается у млекопитающих. Оно и понятно, ведь многие птицы спят стоя или сидя (на ветке). Некоторые птицы, как, например, фазаны и куропатки, спят на земле. Водоплавающие птицы могут спать на плаву. Некоторые попугаи спят свисая с веток деревьев. Ученые предполагают, что некоторые птицы спят и на лету во время длинных перелетов через океан. Опять же, важность сна для царства животных подчеркивается удивительным числом самых разных мест и обстоятельств, при котором он происходит.

Сон у рептилий, амфибий и рыб

Изучение сна у рептилий, амфибий, рыб или беспозвоночных (например, червей и насекомых) подводит нас вплотную к вопросу: как мы определяем сон? Сонное состояние традиционно определялось по поведенческому критерию. Как было рассказано в предыдущей главе:

• минимум движений;
• типичная поза сна (например, у людей – лежа, летучие мыши – висят вверх ногами);
• уменьшенная реакция на внешние раздражители;
• прерывание сна при относительно сильном внешнем воздействии (что отличает сон от других состояний, таких как смерть, анестезия и кома).

Основываясь на этих критериях, мы можем заключить, что в царстве животных сон присутствует у всех видов. Он был обнаружен у аллигаторов, черепах, ящериц, лягушек, саламандр, пчел, ос, мух, стрекоз, кузнечиков, бабочек, скорпионов, примитивных беспозвоночных, морских зайцев и даже, по одному из неподтвержденных сообщений, у молодых представителей черепашек-ниндзя

Впрочем, нельзя пока уверенно заявить, что сон у всех этих видов животных отражает тот же физиологический процесс и выполняет все те же функции, что и сон у млекопитающих и птиц. Так как млекопитающие и птицы имеют сходные EEG, EOG и EMG кривые активности во время сна, мы конечно можем предположить, что их похожее поведение во время сна объясняется аналогичными физиологическими процессами. У рептилий подкорковая электрическая активность соответствует NREM сну. Однако, животные с более примитивной нервной системой не имеют мозга как отдельного органа, который мог бы генерировать те электрофизиологические импульсы активности, которые мы используем для изучения сна у млекопитающих. Таким образом, аналогия со сном млекопитающих и птиц, у более примитивных животных не конечно не стопроцентная, и мы не знаем, спят ли они на самом деле.

Очень интересная проблема возникает из-за невозможности зафиксировать REM-фазу сна у рептилий. Птицы, у которых определенно присутствует REM-фаза, предположительно произошли от рептилий. Таким образом, очень важное следствие заключается в том, что REM-фаза сна возникла у птиц и у млекопитающих, чтобы удовлетворить некую общую для обоих потребность, которая для рептилий неактуальна. Птицы и млекопитающие имеют также отличную от рептилий систему терморегуляции. Они способны ускорять метаболизм (обмен веществ) для поддержания постоянной температуры тела в холоде, в то время как рептилии – нет. Поэтому исследователи предположили, что REM-сон относится каким-то образом к функциям регуляции температуры тела. Вдобавок, мы не еще не уверены насчет остальных функций сна у всех видов животных, и что сон служит одним и тем же целям. Возможно, именно эта причина существования столь большого количества теорий сна (см. Главу 9)