Эволюция REM-сна: страусы спят как утконосы

Исследование показало, что мозговая активность страусов во время REM-сна уникальна: она чередуется между быстрыми, мелкими волнами (характерными для REM-сна у других птиц) и крупными, медленными волнами (типичными для медленноволнового сна, SWS). При этом количество REM-сна у страусов больше, чем у любого другого вида птиц.

Международная команда учёных под руководством Джона Леску и Нильса Раттенборга из Института орнитологии Общества Макса Планка в Зеевизене обнаружила, что эти нелетающие птицы демонстрируют паттерн сна, сходный с утконосом — древним яйцекладущим млекопитающим. Это указывает, что в ходе эволюции два чётких состояния сна (SWS и REM) возникли из единого гетерогенного состояния. Таким образом, REM-сон с характерной активацией мозга представляет собой эволюционно новую черту.

Изучение живых «ископаемых»

Чтобы понять, как эволюционировали состояния сна, учёные изучают современных животных как представителей вымерших форм. У плацентарных и сумчатых млекопитающих есть и SWS, и REM-сон. Однако у самых древних из ныне живущих млекопитающих — однопроходных (утконоса и ехидны) — электроэнцефалограмма (ЭЭГ) показывает только паттерны глубокого сна, хотя у утконоса наблюдаются и признаки «классического» REM-сна (быстрые движения глаз и снижение мышечного тонуса).

Птицы, как и млекопитающие, также демонстрируют SWS и REM-сон. Чтобы проверить, была ли эволюция сна у птиц сходной с таковой у млекопитающих, исследователи впервые изучили сон у «ранней» птицы — страуса.

Методология исследования

Шести самкам страусов с фермы в ЮАР имплантировали электроды для измерения активности мозга с помощью ЭЭГ, а также для регистрации движений глаз и мышечного тонуса.

Ключевые результаты

• Мозговая активность спящих страусов напоминала таковую у спящих однопроходных.
• Страусы периодически входили в состояние REM-сна с быстрыми движениями глаз и сниженным мышечным тонусом.
• Однако вместо ЭЭГ, состоящей только из активации, характерной для REM-сна, паттерн волн на ЭЭГ переключался между двумя состояниями сна (активированным REM-подобным и медленноволновым).

Поскольку у страусов во время REM-сна наблюдается некоторая активация мозга, такие древние птицы, возможно, находятся дальше на пути эволюционных шагов к «классическому» REM-сну, чем однопроходные млекопитающие. Это говорит о том, что активация мозга — отличительная черта REM-сна у людей, большинства млекопитающих и птиц — является эволюционно новой особенностью.