آنچه رؤياي هشتپاها درباره تكامل خواب به ما ميگويد
به انديشه متخصصين نميرسد مگسهاي ميوه، هشتپاها، پرندگان و انسانها اشتراكات زيادي داشته باشند. برخي روي خشكي و برخي در آب زندگي ميكنند. برخي پرواز ميكنند و برخي محدود به زمين هستند. برخي مهرهدار و برخي فاقد ستون فقرات هستند. اين موجودات بهطور جداگانه تكامل پيدا كردهاند و اجداد مشترك بسيار دوري دارند؛ اما ممكن است يك ويژگي مشترك داشته باشند: آنها خواب ميبينند.
تقريبا تمامي موجودات زنده ميخوابند؛ البته مباحثي دراينباره وجود دارد كه ارگانيسمهاي تكسلولي مانند پارامسي نيز اين كار را انجام ميدهند؛ اما هيچكس نميداند واقعا چرا. سالها است پژوهشگران دراينباره كه خواب به حافظه، رشد و يادگيري كمك ميكند، صحبت ميكنند و واضح است كه انسان براي عملكرد صحيح به خواب نياز دارد؛ اما چيز بيشتري دراينباره نميدانيم.
ماركوس فرانك، دانشمند عصبشناس دانشگاه ايالتي واشينگتن خواب را به عضوي اسرارآميز تشبيه ميكند: واضح است كه وجود دارد و براي سلامتي جانوران حياتي است؛ اما عملكرد دقيق و مكانيسمهاي كنترلكنندهي آن هنوز ناشناخته است. حتي در رابطه با اينكه به انديشه متخصصين ميرسد برخي از گونهها فقط يك حالت خواب داشته باشند كه در جريان آن مغز آنها نسبتا خاموش است درحاليكه برخي ديگر به انديشه متخصصين ميرسد دو حالت خواب را تجربه كنند كه شامل يك مرحله سكون و يك حالت فعال است، نادانستههايي وجود دارد.
در انسانها، دورهاي از خواب كه در آن مغز فعاليت دارد، خواب همراهبا حركات سريع چشم (REM) ناميده ميشود. اين مرحله از خواب زماني است كه خواب ميبينيم و بيدار شدن از آن از سختتر است. دانشمندان تا مدتها اين مرحله خواب عميقتر و فعال را در دوزيستان يا خزندگان مشاهده نكرده بودند؛ بنابراين تا اين اواخر اين تئوري وجود داشت كه اين مرحله از خواب بعداً در جد مشتركي از پرندگان و جانوران تكامل يافته است؛ اما در سال ۲۰۱۶ خواب فعال در مارمولكها ثبت شد. سپس در سال ۲۰۱۹، اين وضعيت در سپيداج توصيف شد و در ماه مارس سال جاري، دانشمنداني در برزيل مقالهاي در مجلهي iScience منتشر كردند كه اين حالت را در هشتپا (اختاپوس) شناسايي كرده بود.
سفالوپودهايي نظير هشتپا، مدتها پيش از پيدايش موجوداتي كه تبار مشتركي با پرندگان و انسانها دارند، تكامل پيدا كردهاند. فرانك ميگويد: «امكان ندارد جد مشتركي در اينجا وجود داشته باشد.» اكنون دانشمندان كنجكاو هستند كه آيا اين حالت خواب نسبت به تصور گذشتهي آنها رواج بيشتري دارد يا آيا در زمانهاي متفاوت در گونههاي مختلف تكامل يافته است و به همان شيوهاي كه بالها و پرواز بهطور جداگانه در حشرات، خفاشها و پرندگان طي پديدهاي كه تكامل همگرا ناميده ميشود، ظاهر شده است. درك اينكه كدام فشارهاي انتخابي موجب اين سازگاري و حفظ ژنهاي كدكنندهي آن شده است، ميتواند به دانشمندان كمك كند تا متوجه شوند كه ديدن خواب چه عملكردي براي سيستم عصبي مركزي دارد و چرا اصلا خواب مهم است. سيدارتا ريبرو يكي از نويسندگان مقاله، ميپرسد: «خواب چه كاري براي جانوران انجام ميدهد؟»
اولين قدم براي مطالعهي چگونگي خوابيدن حيوانات اين است كه متوجه شويم چه زماني آنها واقعا در حال خواب هستند. اين كار پيچيدهتر از چيزي است كه به انديشه متخصصين ميرسد. براي پستانداران، دانشمندان ممكن است الكترودهايي را در مغز آنها بكارند تا نحوهي شليك شدن نورونهاي آنها را دنبال كنند؛ اما هشتپاها سيستم عصبي مركزي پراكندهاي دارند و بهجاي اينكه سيستم عصبي آنها در مغز متمركز شده باشد، هشت گره عصبي در بازوهاي خود دارند كه اغلب بهطور مستقل عمل ميكنند.
به گزارش وايرد، دانشمندان در مطالعهي جديد بهجاي استفاده از روشي تهاجمي مانند اتصال الكترود، براي تعيين حالت خواب هشتپاها برخي از ويژگيهاي رفتاري آنها را مطالعه كردند. سيلويا ميديروش، نويسنده اصلي مطالعه آستانه برانگيختگي حيوانات را آزمايش كرد. به سه مورد از چهار هشتپا محرك بصري داده شد كه ويدئويي از خرچنگهاي در حال حركت بود. يكي نيز محرك ارتعاشي را به شكل ضربه سبكي كه به مخزن او وارد ميشد، دريافت كرد. ميديروش ميخواست ببيند آنها وقتي بيدار هستند، با چه سرعتي در برابر محرك پاسخ ميدهند. سپس او آنها را زمانيكه به انديشه متخصصين غيرفعال ميرسيدند، آزمايش و سرعت پاسخ آنها را اندازهگيري كرد. واكنش آهستهتر به معناي خواب عميقتر بود.
پژوهشگران همچنين با استفاده از دوربينهايي تغيير در الگوهاي پوست آنها را دنبال كردند كه سرنخهايي در مورد فعاليت مغز آنها ارائه ميداد. هشتپا در زمان بيداري هنگام جفتيابي، نبرد بر سر قلمرو و هنگام پنهان شدن از شكارچيان تغيير رنگ ميدهد. اين تغييرات هميشه در پاسخ به چيزي است كه در اطراف آنها اتفاق ميافتد؛ اما ميديروش ميگويد: «چيزي كه در ارتباط با خواب مشاهده كرديم، اين است كه تغيير رنگ با اتفاقاتي كه در آن لحظه در محيط رخ ميدهد، مرتبط نيست.» در عوض، الگوي رنگ هشتپاها به شيوهي خارقالعادهاي تغيير ميكرد كه با محركهاي موجود در دنياي واقعي مانند نزديك شدن موجودات ديگر يا نياز به استتار خود ربطي نداشت.
ميديروش ميگويد ازآنجايي كه اين تغييرات الگوي پوستي را نورونهاي حركتي در مغز كنترل ميكند، اين امكان وجود دارد كه علت پيدايش اين الگوها آن باشد كه هشتپاها در حال رؤيا ديدن بودند. براي مثال، پژوهشگران در مقالهي خود حالت كوتاهي را توصيف ميكنند كه در آن هشتپاها الگويي را نشان ميدادند كه در آن نيمي از حيوان كاملا سفيد و نيم ديگر آن كاملا سياه بود. اين الگو معمولا در جريان جفتيابي يا جنگ بر سر قلمرو ظاهر ميشود. از آنجا كه واضح بود كه حيوانات خواب در اين فعاليتها مشاركتي نداشتند، پژوهشگران متعجب شدند كه آيا آنها در حال ديدن رؤيا در مورد اين سناريوها هستند و رؤياها را روي پوست خود منتشر ميكنند. البته در اين مورد پژوهشگران به نكتهي مهمي اشاره ميكنند: هشتپاها در اين نقطه در عميقترين خواب خود نيستند، بنابراين ممكن است تغييري كه ديده ميشود، به خاطر حركت به سمت خواب و تغيير از حالت بيداري به خواب باشد.
هشتپايي در خواب آرام. درك نحوهي خوابيدن حيوانات مختلف به دانشمندان كمك ميكند به هدف اين عملكرد مهم پي ببرند
ترزا ايگلسياس، دانشمند رفتارشناسي حيوانات در مؤسسه علم و فناوري اوكيناوا كه نويسندهي اصلي مطالعه ۲۰۰۹ سپيداج بود، ميگويد اگرچه مطالعهي اين گروه فقط شامل چهار هشتپا ميشد كه ممكن است نمونه كوچكي به انديشه متخصصين برسد، براي اين نوع مطالعات عادي است. او ميگويد نتايج قوي هستند، زيرا رفتارها بسيار قوي و همسو بود: تأخير در زمان واكنش سه هشتپا بسته به وضعيت خواب و بيداري آنها، مشابه بود (يكي از هشتپاها به دلايل متخصص از آزمايش برانگيختگي حذف شد). رنگ پوست هر چهار هشتپا در جريان خواب فعال تغيير پيدا كرد.
ايگلسياس ميگويد شواهد قوي وجود دارد كه نشان ميدهد سفالوپودها واقعا خواب ميبينند. ايگلسياس وقتي دو سال پيش آزمايش سپيداج خود را انجام داد، ازانديشه متخصصين تشخيص اينكه حيوانات چه زماني كاملا خواب بودند، اشكال داشت. آستانه برانگيختگي آنها هماهنگ نبود. پس از هفتهها ضبط وضعيت آنها، او تصميم گرفت پاي نوار ويدئويي بنشيند تا شاخصهاي ديگري را كه ممكن است به او سرنخي بدهند، كشف كند. آن وقت بود كه او متوجه شد الگوهاي پوستي آنها تغيير ميكند. درست مانند هشتپاها، الگوها با هيچ رويدادي در محيط پيرامون جانوران مطابقت نداشت.
ثبت اين رفتار نخستين گام براي درك آن است اما ايگلسياس هشدار ميدهد كه اين توصيفها معادل دانستن اينكه حيوان در حال ادراك چه چيزي است، نيست. او ميگويد وقتي از اين مشاهدات كيفي فراتر برويد، سپس بخش دشوارتر سؤالها ميرسد: آنها در حال فكر كردن به چه چيزي هستند؟ چه احساسي دارند؟ چه چيزي را تجربه ميكنند؟
ممكن است خواب ديدن سفالوپودها كاملا شبيه تجربهي انسانها نباشد. تيم برزيلي دريافت كه مرحلهي خواب فعال براي هشتپاها كمتر از يك دقيقه طول ميكشد كه نسبت به ساعتي كه انسانها ميتوانند در خواب REM سپري كنند، به سرعت برق ميگذرد. چرخه طولانيتر REM موجب ميشود رؤياهاي انسانها پر از شخصيتها و نمادها شود. ميديروش ميگويد اگر هشتپاها خواب ببينند، به احتمال زياد بسيار كوتاه خواهد بود.
الگوهاي پوستي هشتپا طي خواب فعال تغيير ميكند و ممكن است نشاندهنده فعاليت مغزي مشابه با خواب REM در انسانها باشد
البته حتي اگر مرحلهي خواب فعال كوتاه باشد، ميتواند خطرناك باشد. حيوانات هنگام خواب عميق آسيبپذير هستند. آنها ممكن است متوجه نزديك شدن شكارچي نشوند و در مورد هشتپا، پوست آنها ممكن است در پاسخ به خوابي كه ميبينند، واكنش نشان دهد و آنها را از حالت استتار خارج كند.
پژوهشگران فكر ميكنند داشتن چنين رفتار خطرناكي بايد مزيتي تكاملي داشته باشد. به عقيدهي ريبرو، خواب فعال ميتواند زماني باشد كه در آن مناطق مختلف مغز براي تقويت ارتباطات عصبي بر اساس آنچه حيوان تجربه كرده است يا در آن روز ياد گرفته است و براي انتقال خاطرات از ذخيره كوتاهمدت به طولانيمدت، با هم ارتباط برقرار ميكنند. وي خاطرنشان كرد كه نشان داده است كه پرندگان هنگام خواب فعال آواز خود را تكرار ميكنند.
ريبرو ميگويد شايد اجبار براي خواب REM فشاري براي پردازش حافظه در مناطق مختلف مغز باشد. حيواناتي كه مغزهاي پيچيده با بخشهاي مختلف دارند، به آن نياز دارند. حتي مگس ميوه كه نشانههايي از خواب فعال را نشان ميدهد، داراي مغز كوچك ولي حاوي بخشهاي مختلفي است كه اين بخشها بايد با هم ارتباط برقرار كنند. مگسهاي ميوه نيز درست مانند انسانها، موشها و پرندگان، چرخهاي از خواب را تجربه ميكنند كه در آن مغزشان خيلي فعال است (تقريبا به فعاليت زمانيكه آنها بيدارند) اما در برابر محركهاي بصري واكنش نشان نميدهند.
همچنين ممكن است ما خبر نداشته باشيم كه بسياري از حيوانات ميتوانند رؤيا ببينند. ايگلسياس خاطرنشان ميكند كه انسانها بهدنبال خواب فعالي هستند كه شبيه خواب فعال خودشان باشد و رفتارهايي مانند حركت سريع چشم و كاهش آستانه برانگيختگي در آن وجود داشته باشد؛ اما فقط به اين دليل كه حيوانات رفتارهاي يكساني ندارند، به اين معنا نيست كه ممكن است مرحلهي مشابهي را تجربه نكنند.
ميديروش و ريبرو در حال برنامهريزي براي مطالعات جديدي هستند كه آزمايش ميكند كه آيا خواب به هشتپاها كمك ميكند تا اطلاعات را حفظ كنند و وظايف جديد را ياد بگيرند و اينكه اگر آنها به مدت يك شب از خواب محروم شوند، آيا در نوبت بعدي بيشتر خواهند خوابيد. اين اطلاعات ميتواند به پژوهشگران كمك كند تا درك كنند آيا خواب هشتپا شبيه خواب ما است يا عملكرد ديگري دارد؛ اما ممكن است هرگز ندانيم هشتپاها، مگسها ميوه و پرندگان خواب ميبينند يا خواب چه چيزي را ميبينند. فرانك ميگويد: «فقط يك موجود زنده وجود دارد كه با اطمينان ميتوانيم بگوييم خواب ميبيند و آن انسان است، چراكه به شما ميگويد.»
هم انديشي ها