پنگوئن های سینه بند بیش از 10000 بار در روز می خوابند – هر بار فقط برای چهار ثانیه | علوم پایه

جلسه ادامه دارد و احساس می کنید چشمانتان سنگین شده، ذهنتان خواب آلود است. شما ناگهان در بیداری بسیار محتاطانه افتادید – آیا کسی مرا در حال چرت زدن دید؟ شما در خواب خرد فرو رفته اید، لغزش بسیار کوتاهی از آگاهی که تقریباً به محض شروع به پایان می رسد. وقتی سعی می‌کنید بیدار و فعال باشید، این قسمت‌ها می‌توانند شما را مضطرب کنند یا اگر پشت فرمان اتفاق بیفتند، به‌طور موجهی وحشت زده می‌شوند.

خواب ریز مانند دوره های طولانی خواب بی وقفه باعث نمی شود که ما احساس استراحت یا بازیابی کنیم. و با این حال یک مطالعه ای که پنجشنبه منتشر شد که در علوم پایه نشان می دهد که چانه بندهای تودرتو بیش از 10000 بار در روز دقیقاً به همین شکل می خوابند. آنها یک سری دوزهای مداوم مصرف می کنند که فقط چهار ثانیه طول می کشد اما مجموعاً بیش از 11 ساعت خواب می بیند. به طور باورنکردنی، به نظر می رسد که این چرخه خواب عجیب، علیرغم تعبیر رایج که خواب تکه تکه شده از کیفیت پایینی برخوردار است، هیچ آسیب ظاهری به پرندگان وارد نمی کند. در واقع، استراتژی افراطی باید حداقل برخی از مزایای خواب را حفظ کند زیرا گله مناسب است و با موفقیت تولید مثل می کند.

نویسنده همکار توضیح می‌دهد: «آنچه واقعاً عجیب است این است که پنگوئن می‌تواند دائماً این حالت میانی بین بیداری و خواب را حفظ کند. پل آنتوان لیبورل، که زیست شناسی خواب را در مرکز تحقیقات علوم اعصاب مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه مطالعه می کند. او اضافه می کند که تنها با تماشای سر تکان دادن و پلک زدن پنگوئن ها، به نظر می رسد که آنها خواب آلود هستند، اما میزان خواب آنها تعجب آور بود. تنها با ثبت مداوم فعالیت مغز، طی روزها، توانستیم این فنوتیپ خواب جالب را برجسته کنیم.

سازگاری شدید ممکن است به دلیل عوامل محیطی در جزیره کینگ جورج، در نزدیکی قطب جنوب باشد، جایی که پنگوئن ها با هم جمع می شوند تا تخم ها را جوجه کشی کنند و از بچه های خود در برابر شکارچیان محافظت کنند. نیاز به خواب کوتاه ممکن است به سادگی نتیجه زندگی در یک گروه پر جنب و جوش و پر سر و صدا باشد که خواب دائماً قطع می شود. همچنین می تواند به پرندگان کمک کند که دائماً مراقب شکارچیان باشند. استراتژی موفقیت آمیز ریزخواب پنگوئن ها سؤالات جالبی را در مورد اینکه چقدر خواب مولد در میان گونه های مختلف و در محیط های مختلف می تواند متغیر باشد، ایجاد می کند. همچنین نشان می دهد که تعصب ما نسبت به اهمیت خواب طولانی تر و بدون وقفه ممکن است دقیق نباشد – برخی از گونه ها نیز ممکن است از خواب تکه تکه سود ببرند.

“خواب فواید زیادی دارد، اما ما نمی دانیم که آیا اینها همان مزایا هستند یا خیر لیبرل می گوید برای همه گونه ها. و ما نمی دانیم که در چه مرحله ای می توانیم خواب را با یا بدون هزینه برای حیوان مختل کنیم.

برای این آزمایش، دانشمندان الکترودهایی را در مغز و عضلات گردن 14 پنگوئن کاشتند. آنها به مدت دو هفته به طور مداوم داده های نوار مغزی (EEG) را برای اندازه گیری فعالیت مغزی مرتبط با خواب پرندگان ثبت کردند. سنسورهای دیگر موقعیت های پرنده (ایستاده، دراز کشیدن، غواصی) را ثبت می کنند. ردیابی موقعیت مکانی آنها از طریق GPS. و داده های محیطی مانند دمای محیط را گرفته است. نویسندگان همچنین نظارت تصویری مستمری را از همان پرندگان لانه ساز به کار گرفتند تا رفتار مشاهده شده آنها با داده های همزمان فعالیت مغز آنها مطابقت داده شود.

ضبط EEG از فعالیت مغز نشان می دهد که پرندگان در خواب موج آهسته، رایج ترین نوع خواب در پرندگان، فرو می روند. در اینجا، محققان دریافتند که پرندگان هزاران بار در روز سر تکان می‌دهند و در خواب‌های ریز شرکت می‌کنند که هر کدام به طور متوسط ​​تنها چهار ثانیه طول می‌کشد، اما به بیش از 11 ساعت خواب در روز می‌رسد.

همانطور که در میان پنگوئن‌های لانه‌ساز عادی است، جفت‌های والد به طور متناوب بین نگهبانی و جوجه‌کشی از لانه‌ها در خشکی و رفتن به دریا در سفرهای جست‌وجوی غذا – هر شیفت به طور متوسط ​​حدود 22 ساعت تغییر می‌کردند. در دریا، پرندگان در حالی که ظاهراً روی سطح آب استراحت می کردند، کمی خواب موج آهسته را تجربه کردند. با این حال، آنها زمان بسیار بیشتری را بیدار و فعال در این حملات سپری کردند. شاید دو سوم مواقع بیدار بودند، اما بلافاصله پس از بازگشت به خشکی، پرندگان چند ساعت اول را صرف خوابیدن در کنار ساحل کردند. هنگامی که پرندگان به حالت دراز کشیدن یا ایستادن در لانه بازگشتند، استراحت کردند و به استراتژی جدید خواب میکروسکوپی روی آوردند.

چرا پرندگان این چرخه خواب جذاب را اتخاذ می کنند؟ هوشیاری مداوم می تواند به محافظت از لانه ها در برابر شکارچیانی مانند اسکواهای قهوه ای که از تخم پنگوئن ها و جوجه ها تغذیه می کنند کمک کند. صرف چند ثانیه خواب در هر بار به پرندگان این امکان را می دهد که نسبت به خطرات احتمالی هوشیار باقی بمانند.

ولادیسلاو ویازوفسکییک فیزیولوژیست خواب در دانشگاه آکسفورد که به این مطالعه مرتبط نبود، این نظریه را مطرح کرد که می توان این کلنی را نوعی ابرارگانیسم در نظر گرفت. از آنجایی که هر پرنده به طور متناوب بین خواب و بیداری تغییر می کند، کل گروه همیشه فقط نیمه خواب و نیمی بیدار هستند. او می گوید: «من خیلی فکر کرده ام که نباید به خواب به عنوان یک پدیده فردی نگاه کنیم. او توضیح می دهد که افراد خواب از محیطی که در آن چرت می زنند تأثیر می پذیرند. این می تواند شامل محیط اجتماعی باشد: اعمال دیگران در گروه.

جالب توجه است که الگوهای خواب در بین پرندگان بسته به مکان آنها متفاوت است. پنگوئن هایی که در حاشیه کلنی لانه می کنند، طولانی تر و عمیق تر از پنگوئن های وسط می خوابند. این ممکن است به این دلیل باشد که پنگوئن ها در مرکز در خواص پر سر و صدا زندگی می کنند. نویسنده همکار پیشنهاد می‌کند: «همسایه‌ها و رهگذران در موقعیت‌های مرکزی بیشتر هستند، بنابراین خواب آنها بیشتر قطع می‌شود». لی جوان برنده شدیک اکولوژیست رفتاری از موسسه تحقیقات قطبی کره.

پرندگان در حاشیه باید نسبت به شکارچیان هوشیارتر باشند که این امر هزینه دارد. ویازوفسکی می گوید: «هرچه حالت بیداری شما شدیدتر باشد، خواب شما باید شدیدتر باشد. «کیفیت بیداری بر کیفیت خواب تأثیر می گذارد. بنابراین شاید پرندگان در اطراف باید بیشتر هوشیار باشند و خسته شوند و سپس کمی طولانی تر و عمیق تر بخوابند.”

لی همچنین به این فکر می کند که آیا تغییرات فصلی یا سایر تغییرات در نحوه خواب کل گله وجود دارد. او خاطرنشان می کند: “جالب است اگر بتوانیم خواب آنها را پس از زادآوری ارزیابی کنیم.” “من نمی دانم که آیا آنها در طول زندگی خود به ریزخوابی ادامه می دهند یا اینکه الگوهای خواب خود را با مراحل تولید مثل یا مراحل زندگی خود تغییر می دهند.”

بیشتر تحقیقات خواب در محیط های کنترل شده مانند آزمایشگاه ها انجام می شود. اما از آنجایی که فناوری مطالعه مغز را در محیط های واقعی در زمان واقعی امکان پذیر می کند، فرصت های جدید ارزشمندی در حال ظهور هستند. لیبرل خاطرنشان می کند: «ما باید ذهن باز داشته باشیم که خواب بسیار حساس به محیط است و بنابراین محیط باید بخش بسیار مهمی از تصویر باشد.

به عنوان مثال، یک مطالعه اخیر در میان جکدوها تغییرات فصلی در خواب را مطالعه کرد و دریافت که پرندگان در تابستان حدود پنج ساعت کمتر از زمستان می خوابند. به نظر می رسد خواب آنها به تغییرات محیطی مانند روزهای کوتاه تر بسیار حساس است. نخستی‌های شب‌زی به نام لوریس آهسته جاوه‌ای مثل انسان ها برای مدت طولانی بخوابید. اما آنها همچنین ریتم خواب خود را تغییر می دهند تا با ساعات تغییر روز مطابقت داشته باشد و به تغییرات دمایی که خواب روزانه آنها را مختل می کند و باعث چرت زدن های مکرر می شود حساس هستند.

بسیاری از انواع جالب خواب به عنوان ویژگی های منحصر به فرد در سبک زندگی حیوانات تکامل یافته اند. برخی از پرندگان، به عنوان مثال. می تواند روی بال بخوابداما لیبرل متعجب است که خواب چقدر می‌تواند انعطاف‌پذیر و سازگار باشد، در حالی که هنوز فواید اساسی دارد. با تغییر محیط زیست گونه ها چقدر سریع می توانند عادات خواب خود را تنظیم کنند؟ این یک سوال مهم در دنیایی است که حیات وحش با سرعتی بسیار سریع در حال تغییر است.

در مورد پنگوئن‌ها، کریستین هاردینگ، یک زیست‌شناس میان‌رشته‌ای که بر مطالعات خواب در دانشگاه کالیفرنیا، سیستم بهداشتی سن دیگو تمرکز دارد، می‌گوید استراتژی خواب ریز آنها ممکن است برای ارائه برخی از مزایای تناسب اندام مناسب برای زندگی در قطب جنوب تکامل یافته باشد. هنوز مشخص نیست که آیا چنین چرخه ای می تواند برای گونه های دیگر نیز مفید باشد. او می‌پرسد: «آیا پنگوئن‌های بند چانه در استفاده از یک استراتژی در دسترس همه ما بهترین هستند؟»

حداقل برای انسان ها، چشم انداز جذابیت خاصی ندارد. در حالی که یک چرت کوتاه اغلب مورد استقبال قرار می گیرد، یک توالی ثابت چهار ثانیه ای خواب بیشتر شبیه کابوس است.