Сны слонов и осьминогов: как спят животные

Одна из главных загадок, на которую может пролить свет изучение сна животных, — это фазы сна. Наш сон делится на два циклически сменяющих друг друга периода: быстрый сон (очень глубокий, с полным расслаблением мускулатуры, быстрыми движениями глазных яблок и яркими сновидениями) и медленный сон (не такой глубокий, с незапоминающимися сновидениями, он занимает у людей три четверти общего времени сна). У разных животных и общее время сна, и доля в нем быстрого сна очень сильно различаются.

Слоны

Исследователи из ЮАР несколько лет назад изучили, как спят слоны в дикой природе: на слонов вешали датчики и отпускали обратно в саванну. Оказалось, спят они всего пару часов в сутки — ночью и на ногах. А ложатся в среднем раз в трое суток всего на часок — специально для быстрой фазы (ложатся, потому что в этой фазе скелетные мышцы расслабляются). Ложатся они всей семьей, оставляя слонят лежать в центре для безопасности. И в этот час им всем одновременно снятся сны…

Так же поступают многие копытные, например лошади или жирафы. Обычно они недолго спят стоя и лишь изредка совсем ненадолго ложатся для фазы быстрого сна. Они спят меньше всех среди млекопитающих.

Китообразные

Морским животным, предки которых жили на суше, пришлось изменить многие привычки, приспосабливаясь к новому образу жизни. Это касается и сна. Китообразные живут в воде, а дышат воздухом. Если они будут спать как другие млекопитающие, то захлебнутся и умрут.

Эволюция решала эту проблему по-разному — у каждого из вторичноводных животных свой способ спать. Наиболее радикальный — у дельфинов. В начале 1970-х годов советские ученые открыли однополушарный сон дельфинов. Оказывается, у них сначала «отсыпается» одна половина мозга, затем другая: медленный сон у дельфинов как бы расщепился пополам. Бодрствующее полушарие занимается мониторингом окружающей среды, потому-то у дельфинов во время сна один глаз всегда открыт.

А фаза быстрого сна у них как будто вовсе отсутствует. Исследования сна дельфинов продолжаются уже 40 лет, сейчас — с использованием самого современного оборудования. Но пока так и не удалось объективно подтвердить существование быстрого сна ни у одного из видов дельфинов. Некоторые наблюдения за поведением показывают, что у них встречаются состояния, похожие на очень короткие эпизоды, «осколки» быстрого сна, однако подтвердить их данными энцефалограммы пока не удалось.

Еще интересно, что некоторые киты спят «стоя» — в вертикальном положении, причем целыми семьями.

Тюлени

Немного иначе приспособились к жизни в воде ушастые тюлени: морские котики, морские львы, сивучи. Часть времени своей жизни они проводят в воде, где гоняются за рыбой, а часть времени — на берегу, где размножаются. В океане они спят как дельфины, поочередно каждым полушарием, и быстрый сон редуцируется буквально до крошечных, секундных эпизодов. А когда они вылезают на берег, то спят как мы — обоими полушариями одновременно, медленным и быстрым сном.

Птицы

В 2024 году ученые наконец выяснили, чем занят мозг пингвина бесконечными полярными днями и ночами. Оказалось, антарктические пингвины засыпают и просыпаются по десять тысяч раз в сутки: отрубаются в среднем каждые восемь секунд на четыре секунды, а потом снова приходят в себя (там большой разброс: часто отключаются на доли секунды, а дольше всего — на 34 секунды). И никто не скучает!

Такой микросон, длящийся секунды, знаком и людям — это серьезная опасность для водителей. До сих пор не было понятно, может ли микросон выполнять функции полноценного сна, но пингвины сделали ставку именно на него. Если суммировать все периоды их микросна, наберется целых 11 часов, и никакого другого сна им не надо. Это крайне важно, когда они месяцами сидят на яйцах, которые норовят украсть хищники.

Сон пингвинов изучали с помощью дистанционного мониторинга электроэнцефалограммы. Оказалось, иногда у них спит только одно полушарие мозга, как у дельфинов. В эти моменты пингвин закрывает один глаз. А если спят оба полушария, закрыты оба глаза.

Похожие способности есть и у многих перелетных птиц. Они могут спать прямо во время полета, особенно во время длительных миграций. При этом они способны ориентироваться, благодаря тому что спит только половина мозга. Некоторые из них даже умеют контролировать глубину сна, открывая пошире или прикрывая свой бодрствующий глаз.

Рептилии

Считается, что быстрый сон — относительно недавнее приобретение, эдакое развлечение для продвинутых. Но вроде бы эволюция не обделила этим и рептилий, по крайней мере двух здоровенных ящериц: комодского варана и аргентинского тегу. Быстрый сон у них продолжается совсем недолго, буквально секунды. Но главное — многие его параметры заметно отличаются от человеческих. Не так давно в журнале Current Opinion in Physiology была опубликована статья с характерным названием «Есть ли фаза быстрого сна у рептилий? Ключевой вопрос, но пока он остается без ответа».

В целом же рептилии спят больше млекопитающих — например, змеи в среднем по 16 часов в сутки, хотя осторожные биологи называют это не сном, а «сноподобным состоянием», ведь в настоящем сне очень важна фаза быстрого сна (для сравнения: люди проводят в быстром сне 80–110 минут в сутки, кошки — 30 минут).

Рыбы

У рыб фаза быстрого сна не обнаружена. Но почти все они отдыхают — обычно в каком-нибудь безопасном месте, например в подводной пещере, между камнями или зарывшись в песок или ил, хотя некоторые просто плавают на месте. Во сне у рыб замедляется обмен веществ, расслабляется мускулатура — только время от времени двигаются плавники для сохранения равновесия.

Осьминоги и другие моллюски

Нервная система осьминога совсем не похожа на нашу. Небольшой центральный мозг, свернутый бубликом вокруг глотки, занимается лишь самыми важными философскими вопросами, отдавая сиюминутные заботы на откуп автономным нервным центрам, расположенным в щупальцах. Фазы сна у осьминогов похожи на наши: они уходят спать в свои домики, прищуривают глаза и замирают. При этом они подергивают щупальцами примерно каждые 15 минут и быстро меняют цвет, что, по-видимому, указывает на состояние быстрого сна. Аналогичным образом ученые обнаружили, что каракатицы демонстрируют состояние покоя быстрыми движениями глаз, изменением окраски тела и подергиванием щупалец.

Получается, фазы сна — это что-то очень важное и фундаментальное для нервной системы.

Динамика смены медленного и быстрого сна у осьминога не такая, как у нас, цикл намного короче и больше похож на цикл птиц и пресмыкающихся: полчаса медленного сна, потом 40 секунд сна с быстрыми движениями глаз.

А еще осьминоги меняют цвета в зависимости от стадии сна. Когда осьминог бодрствует, он меняет цвет тела для маскировки. Во время медленного сна кожа осьминога бледнеет, теряя цвета, а в быстрой стадии на его теле сменяются яркие цветные узоры. Исследователи предположили даже, что игра цветов во время сна осьминога может указывать на то, что снится животному.

Мало того, есть исследования, показывающие, что спят брюхоногие моллюски, у которых и мозга-то нет, — морская улитка Aplysia californica и прудовик Lymnaea stagnalis. Внешние признаки сна есть даже у медуз, хотя у них очень простая и децентрализованная нервная система. А ведь медузы живут на Земле очень-очень давно, более 600 миллионов лет. Похоже, сон — состояние очень древнее.

Насекомые

Насекомые обладают центральной нервной системой и циркадными ритмами. Не нужен ли и им сон? Во всяком случае, они отдыхают — расслабляются на несколько часов. Во время отдыха они не двигаются, за исключением случайных подергиваний, и не реагируют на сенсорные раздражители. Исследователи обнаружили, что репутация муравьев как неутомимых трудяг не соответствует реальности: половина муравейника обычно отдыхает и среди муравьев полно любителей избегать работы.

Черви

У нематоды C. elegans всего-то 302 нейрона. Поэтому ее очень любят нейрофизиологи: нематоду удобно использовать для экспериментов, все нейроны под контролем. Развиваясь из яйца во взрослую особь, нематоды проходят несколько личиночных стадий и во время переходов между этими стадиями не едят, малоподвижны, менее чувствительны к слабым раздражителям, однако на сильные реагируют. Спят? Трудно сказать. Похожее на сон состояние, длящееся несколько часов, называется летаргусом.

Хороших вам снов!