Spać czy jeść? Renifery nie mają tego dylematu

Badanie opublikowane w czasopiśmie "Current Biology" (DOI: 10.1016/j.cub.2023.12.012) wskazują, że podczas żucia renifery mogą wprowadzić swój mózg w stan podobny do snu. Dzięki temu są w stanie maksymalnie wykorzystać czas obfitości pokarmu podczas arktycznego lata.

W miesiącach letnich renifery spędzają większość czasu na przeżuwaniu pokarmu. To bardzo ważne zajęcie. Podczas arktycznego lata renifery mają pod dostatkiem pożywienia, ale zimą może go brakować. Nowe badania sugerują, że jednym ze sposobów równoważenia potrzeby jedzenia z potrzebą snu jest wielozadaniowość.

Naukowcy donoszą, że im więcej czasu renifery spędzają na przeżuwaniu pokarmu, tym mniej czasu spędzają w śnie pozbawionym szybkich ruchów gałek ocznych (innym niż REM). Nagrania EEG ujawniły, że fale mózgowe reniferów podczas przeżuwania przypominają fale mózgowe występujące podczas snu innego niż REM. Wzorce te sugerują, że renifery są bardziej "wypoczęte" po przeżuwaniu.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Naukowcy spekulują, że ta wielozadaniowość może pomóc reniferom zapewnić wystarczającą ilość snu w miesiącach letnich, kiedy pożywienia jest pod dostatkiem, a renifery żerują niemal 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, przygotowując się na długą i ubogą w pożywienie arktyczną zimę.

- Im dłużej renifery przeżuwają, tym mniej potrzebują dodatkowego snu innego niż REM – mówi neurobiolog Melanie Furrer z Uniwersytetu w Zurychu. - To bardzo ważne, bo mogą zaoszczędzić czas i jednocześnie zaspokoić potrzeby związane ze snem i trawieniem, szczególnie w miesiącach letnich - dodaje.

Zespół badaczy zebrał dane na temat aktywności mózgu czterech dorosłych samic reniferów za pomocą nieinwazyjnych elektrod przyklejonych do ich skóry głowy. Metoda ta znana jest jako elektroencefalografia, czyli EEG. Badane renifery to renifery tundrowe (Rangifer tarandus), należące do stada, którym opiekuje się Uniwersytet w Tromsø na północy Norwegii.

Dane zbierano przez cztery dni w sezonie zimowym, letnim i jesiennym, podczas których zwierzęta były narażone odpowiednio na nieustanną ciemność, ciągłe światło i naturalny cykl dnia i nocy.

Analiza danych z EEG wykazała, że renifery spały średnio tyle samo czasu, niezależnie od pory roku, z uwzględnieniem proporcji czasu przypadającej na każdą fazę snu – niezależnie od tego, czy był to sen z szybkimi ruchami gałek ocznych (REM), czy nie. Kontrastuje to z innymi gatunkami, które zmieniają ilość snu w odpowiedzi na warunki środowiskowe. W ciągu doby renifer niezależnie od pory roku spędzał średnio 5,4 godziny w fazie snu innego niż REM, 0,9 godziny w fazie REM i 2,9 godziny na przeżuwaniu.

Taka strategia odpoczynku jest stosowana przez te zwierzęta podczas ponownego przeżuwania częściowo strawionego pokarmu. Jest to ważny element trawienia reniferów i innych przeżuwaczy. Już wcześniej zaobserwowano, że owce domowe, kozy czy bydło wytwarzają podczas przeżuwania fale mózgowe przypominające sen, ale nie było jasne, czy przeżuwanie może pełnić podobną funkcję regeneracyjną.

W trakcie badań naukowcy zakłócali też sen reniferów. Przez dwie godziny nie pozwalali zwierzętom spać. To prowadziło do wzrostu fal mózgowych odpowiadających potrzebie snu. - To oznacza, że mózg renifera ma "pojęcie", ile snu potrzebuje, aby dobrze funkcjonować – tak jak nasz. Nie dotyczy to wszystkich zwierząt – wskazuje profesor Gabriela Wagner, współautorka badań z Norweskiego Instytutu Badań nad Biogospodarką w Tromsø w Norwegii.

Zespół odkrył jednak, że gdy renifer przeżuwał pokarm, aktywność fal odpowiadających za potrzebę snu spadła, co sugeruje ustąpienie senności. - To było przeciwieństwo tego, co zaobserwowaliśmy, gdy nie pozwalaliśmy im zasnąć – ocenia dr Furrer.

Analiza danych zebranych przez EEG, a także obserwacje behawioralne przeprowadzone przez zespół wykazały, że podczas przeżuwania renifery wchodziły w stan podobny do snu innego niż REM.

- Uważamy, że zdolność do snu podczas przeżuwania może być szczególnie ważna podczas krótkiego lata, kiedy renifery są bardzo aktywne przez cały dzień, aby zjeść wystarczającą ilość pożywienia i zgromadzić tłuszcz w oczekiwaniu na ubogie w żywność miesiące zimowe – mówi Wagner.

- Przeżuwanie zwiększa wchłanianie składników odżywczych, dlatego niezwykle ważne jest, aby renifery spędzały wystarczająco dużo czasu na przeżuwaniu latem, aby przybrać na wadze w oczekiwaniu na zimę – dodaje Furrer.

Źródło: Cell Press, Nature