Il sonno sembra essere un bisogno universale in tutto il regno animale. Ciò diventa evidente per noi quando nella nostra vita quotidiana affrontiamo gli effetti negativi di dormire meno, sia restando alzati fino a tardi a guardare una serie o dovendo lavorare un turno di notte: stanchezza, irritabilità, problemi di concentrazione e di memoria, tra gli altri molti altri. Ancora più grave è ciò che le statistiche ci mostrano a livello di popolazione, con un’associazione tra la mancanza di sonno e molteplici complicazioni gravi come malattie cardiache, depressione, diabete e ictus.
Anche studi condotti su altre specie animali sottolineano l’importanza del sonno, mostrandoci un’ampia varietà di comportamenti legati al sonno che cercano di raggiungere un equilibrio tra il bisogno di consumare cibo e il bisogno di dormire, dalle mucche che possono continuare a masticare il cibo mentre dormono o i cavalli che dormire stando in piedi, ad altri molto più estremi, come le fregate, un tipo di uccello imparentato con le sule e i cormorani, che compiono lunghi viaggi migratori che durano anche mesi durante i quali dormono volando a grandi altezze.
Sulla scia dei comportamenti estremi del sonno, appare un animale di grande interesse per lo studio del sonno nei mammiferi: gli elefanti marini. Il ritmo del sonno di questi animali sulla terra è simile a quello di altri mammiferi, dormendo in media 10 ore al giorno. Ma gli elefanti marini trascorrono la maggior parte della loro vita in mare a caccia di cibo, quindi fino a poco tempo fa era un mistero cosa succedesse quando questi animali facevano le loro battute di pesca d’altura, che possono durare 2 o 3 giorni. Gli elefanti marini dormono durante questi viaggi ? E se lo fanno, come riescono a raggiungerlo? Dormire in mare non è affatto un compito facile per un mammifero marino, poiché, prima di tutto, ha bisogno di tornare in superficie per respirare, e la paralisi associata al sonno significherebbe morte certa per annegamento. A ciò si aggiunge il fatto che il mare è popolato da molteplici predatori, come squali e orche, per i quali una foca immobile sarebbe una facile preda. Altri mammiferi marini riescono a ottenere il sonno di cui hanno bisogno attraverso un processo chiamato sonno uniemisferico, in cui metà del cervello dorme mentre l’altra metà rimane attenta all’ambiente, cosa che si osserva in altre specie di foche e cetacei, ma gli elefanti marini no. avere la capacità di dormire in questo modo.
Un team di scienziati guidati dalla ricercatrice Jessica Kendall-Bar ha deciso di far luce su questo mistero e ha sviluppato un’attrezzatura che ha permesso loro di misurare l’attività cerebrale e molte altre variabili di interesse negli elefanti marini del nord, mentre vivevano liberamente in alto mare. . L’apparecchiatura in questione era composta da un insieme di elettrodi per elettroencefalogramma, per misurare l’attività cerebrale, un elettromiogramma, per misurare i movimenti muscolari, e un elettrocardiogramma, per misurare l’attività cardiaca, collegati ad un sistema di registrazione che memorizzava i dati, e che permetteva di ottenere registrazioni continue per un periodo totale di 20 giorni. Inoltre, disponeva di sensori di pressione dell’acqua per determinare la profondità alla quale si trovava l’animale, insieme ad accelerometri, giroscopi e trasmettitori GPS che permettevano di determinare la posizione geografica e l’orientamento relativo e la posizione dell’animale nello spazio tridimensionale. Tutti questi sensori erano situati in un cappuccio che veniva fatto aderire con una colla speciale alla pelle dell’elefante marino, senza la necessità di eseguire un intervento chirurgico per posizionare gli elettrodi, ed era anche impermeabile, il che permetteva all’animale di nuotare senza problemi durante la registrazione.
L’elettroencefalogramma è lo strumento che ci ha permesso di determinare gli istanti in cui l’animale ha dormito e in quale fase del sonno si trovava, attraverso l’analisi dei cambiamenti nelle caratteristiche delle onde prodotte dall’attività elettrica dei neuroni cerebrali.
L’analisi dell’elettroencefalogramma ha mostrato due modelli di sonno, il sonno a onde lente, che potrebbe essere superficiale o profondo, e il sonno REM (movimento rapido degli occhi).movimento oculare rapido), che è stato osservato come onde molto più veloci, in periodi intervallati da sonno a onde lente. Questo tipo di onde cerebrali si osserva anche nell’uomo, dove le fasi iniziali del sonno sono associate nell’elettroencefalogramma a onde più lente, che diventano ancora più lente man mano che il sonno diventa più profondo, e sono intervallate da periodi in cui l’elettroencefalogramma mostra onde più veloci, che sono più simili a quelli di una persona sveglia, e gli occhi si muovono velocemente in direzioni diverse con le palpebre chiuse, motivo per cui si chiama REM.
La cosa più interessante è emersa quando le informazioni sullo stato del sonno sono state incrociate con i dati sulla profondità e sul movimento muscolare, poiché hanno mostrato uno schema molto particolare e inaspettato. Quando l’elefante marino decise di addormentarsi, iniziò una discesa fino a circa 100 metri di profondità. Da quella profondità in poi diminuì progressivamente i suoi movimenti fino ad entrare nella fase del sonno superficiale. Poi ha continuato a scendere, ormai addormentato e rivolto verso il basso, per altri 100 metri circa fino ad entrare nella fase REM. Una volta entrato nel sonno REM, l’animale ha continuato ad affondare, ma compiendo molteplici giri a spirale per quasi altri 100 metri, per poi svegliarsi e tornare rapidamente in superficie per respirare. Questi sogni di caduta libera duravano in totale circa 20 minuti per evento e, sommando il sonno totale durante il giorno, gli animali dormivano in media per circa un’ora e mezza. Questo tempo di sonno giornaliero è il più breve documentato fino ad oggi in un mammifero, superando il suo omonimo terrestre, l’elefante africano, che era l’animale che deteneva il record di 2 ore al giorno. Dopo il viaggio, gli elefanti marini tornavano sulla terraferma per periodi da 18 a 43 ore e dormivano per metà del tempo trascorso lì, un sonno di rimbalzo per compensare il tempo di sonno perso in mare.
I ricercatori suggeriscono che dormire in questo modo permette agli elefanti marini di adattarsi alla fase REM, che è associata alla paralisi del sonno profondo, con aree più profonde per evitare i loro predatori, che generalmente si trovano nelle acque più profonde. Inoltre, suddividere il tempo del sonno in brevi episodi permette loro di aumentare il tempo di caccia per procurarsi il cibo, soppesando il grande dispendio energetico legato al viaggio che stanno facendo, e dà loro un margine di tempo di sicurezza per assicurarsi di avere abbastanza ossigeno al risveglio per ritornare in superficie.
Infine, utilizzando le informazioni ottenute in questo studio, è stato sviluppato uno strumento che ha permesso di analizzare le informazioni disponibili da misurazioni precedenti in più di 200 altri individui di questa specie che vivono e si spostano lungo la costa occidentale degli Stati Uniti e del Canada. Questa nuova analisi è stata utilizzata per identificare la distribuzione sulla mappa degli habitat che gli elefanti marini utilizzano per cacciare e dormire durante i loro viaggi, informazioni preziose per mirare alle iniziative di cura e conservazione di questa specie.
Il pericoloso e interessante modello di sonno in caduta libera degli elefanti marini ci mostra ancora una volta gli estremi a cui gli animali possono andare a dormire, anche per brevi periodi di tempo, confermando quanto sia fondamentale il sonno in generale per le diverse specie. Questo studio ci fornisce anche un nuovo strumento e informazioni che possono essere molto utili per comprendere l’evoluzione del sonno, le sue funzioni e le patologie a cui può essere associato nei mammiferi in generale e nell’uomo in particolare.
Fonti: l’attività cerebrale dei segnali di immersione rivela brevi cicli di sonno in profondità.
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf0566
Intercettazione del cervello in mare: sviluppo di un sistema montato in superficie per rilevare deboli segnali elettrofisiologici provenienti da animali selvatici.
https://animalbiotelemetry.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40317-022-00287-x
*Questo articolo nasce dalla convenzione con il Centro Interdisciplinare di Neuroscienze dell’Università di Valparaíso.
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