Вчені доказали, що восьминоги вміють мріяти

Занурення у свідомість сплячих восьминогів дало нові докази того, що ці загадкові головоногі переживають швидкий сон або щось дуже схоже на нього.

Одночасно вивчаючи зміни забарвлення та нейронну активність восьминогів у Країні кивків, команда вчених на чолі з Окінавським інститутом науки і технологій (OIST) підтвердила існування станів сну, що чергуються.

Вони виявили, що більш активний з двох станів має сильну схожість з активністю, яку восьминіг демонструє, коли не спить.

Подібна активність уві сні, що нагадує неспання, спостерігається і в інших тварин, наприклад, ссавців, під час фази швидкого сну, коли відбувається більшість сновидінь. Цього недостатньо, щоб стверджувати, що восьминоги також перебувають у стані швидкого сну, але схоже, що вони, принаймні, роблять щось подібне – незважаючи на те, що їхній мозок дуже сильно відрізняється від нашого.

Це захоплююче відкриття, яке може містити уявлення про еволюцію та функції сну.

“Той факт, що двостадійний сон незалежно еволюціонував у віддалено споріднених істот, таких як восьминоги, які мають великі, але абсолютно відмінні від хребетних структури мозку, дозволяє припустити, що наявність активної, подібної до неспання, стадії може бути загальною особливістю складного пізнання”, – говорить фізик-статистик Ліной Мешулам з Вашингтонського університету в США.

Нейронна архітектура восьминогів (та інших головоногих молюсків) кардинально відрізняється від майже всіх інших типів організмів на планеті. Але вони здаються дуже розумними, з неймовірними навичками вирішення проблем, і їхній мозок має кілька вражаючих схожих рис з нашим.

Цікаво, що нещодавно з’ясувалося, що щось відбувається під час їхнього сну. У 2019 році восьминіг на ім’я Хейді зафіксували, як він мерехтів і смикався, коли дрімав, що викликало багато запитань.

Довгий час вважалося, що лише хребетні тварини проходять фазу швидкого сну – фазу глибокого сну, яка характеризується активністю мозку, що нагадує неспання, посмикуваннями та швидким рухом очей під повіками, що й дало назву фазі.

Але були натяки на щось подібне в родині головоногих молюсків. У 2012 році вчені виявили, що каракатиці (Sepia officinalis) “демонструють стан спокою зі швидким рухом очей, зміною забарвлення тіла і посмикуванням рук, що, можливо, є аналогом швидкого сну”.

Це наштовхнуло вчених на дослідження. У 2021 році команда під керівництвом нейробіолога Сільвії Медейрос з Федерального університету Ріо-Гранде-ду-Норте в Бразилії спостерігала за змінами кольору сплячих восьминогів виду Octopus insularis і виявила чергування станів сну: спокійний, що характеризується розмитою безбарвністю, і активний, схожий на швидку фазу, що характеризується яскравими мерехтливими змінами кольору, які циклічно змінюються з інтервалом від 30 до 40 хвилин.

Тепер, під керівництвом комп’ютерних нейроетологів Адіті Пофале, Казумічі Шімізу і Томоюкі Мано з OIST, команда дослідників зробила ще один крок вперед, провівши комп’ютерний аналіз малюнка шкіри і електрофізіологічних записів високої щільності з центрального мозку сплячих і неспальних восьминогів виду Octopus laqueus.

По-перше, дослідники переконалися, що можуть визначити, коли восьминоги перебувають у стані “ла-ла”, спостерігаючи, як тварини реагують на фізичний стимул під час сну і неспання. Вони виявили, що сплячим восьминогам потрібно більше часу, щоб відреагувати на стимул, як у спокійному сні, так і в активному, ніж коли вони не спали.

Наступним кроком було записати, що відбувається в цей період. Дослідники виявили, що вдень нічні восьминоги ставали дуже спокійними і пласкими, заплющували очі і ставали білими. Приблизно щогодини це змінювалося: протягом хвилини шкіра восьминогів мерехтіла низкою візерунків, їхні очі та кінцівки рухалися, а дихання прискорювалося, перш ніж знову поверталося до спокійного стану.

Під час кожної з цих фаз їхній мозок демонстрував різні види активності. У спокійному сні вони мали короткі сплески нейронної активності, дуже схожі на так звані “веретена сну”, які проявляються у вигляді піків на електроенцефалограмі під час сну без швидкої фази у хребетних тварин.

Невідомо, яке призначення цих сплесків активності у людини, але вчені вважають, що вони мають відношення до цементування спогадів. Дослідники простежили походження цієї активності у спокійному сні восьминогів до центру пам’яті та навчання їхнього мозку, припускаючи, що він може відігравати аналогічну роль.

Однак під час активного сну молюсків їхня мозкова активність була дуже схожою на активність мозку під час неспання. Знову ж таки, це дуже схоже на стан швидкого сну у хребетних тварин.

Нарешті, команда уважно вивчила мерехтіння шкіри під час цього сну, схожого на неспання. Коли восьминоги не сплять, вони можуть контролювати забарвлення своєї шкіри за допомогою спеціальних пігментних клітин, які називаються хроматофорами, з різних причин. Вони можуть маскуватися, реагувати на загрози та спілкуватися з іншими восьминогами.

Під час фази неспання, схожої на сон, восьминоги циклічно змінюють різні візерунки, які вони демонструють для цих цілей. Це, безумовно, цікаво, але не зрозуміло чому. Можливо, вони, наприклад, тренуються в малюнку своєї шкіри. Можливо також, що така активність необхідна для підтримання хроматофорів у належному робочому стані.

Але також можливо, кажуть дослідники, що восьминоги переживають свій досвід неспання під час сну – щось дуже схоже на сновидіння. Це дозволяє припустити, що сновидіння, призначення якого вчені поки що не можуть визначити, також є корисним для восьминогів.

Поки що ми не можемо зробити такого висновку. Але більш ретельне вивчення восьминогів під час сну і неспання може дати більше підказок.

“У цьому сенсі, в той час як люди можуть словесно розповісти, які сни їм снилися, лише прокинувшись, візерунок шкіри восьминогів діє як візуальне зчитування активності їхнього мозку під час сну”, – говорить нейробіолог-експериментатор Сем Рейтер з OIST.

“Наразі ми не знаємо, яке з цих пояснень, якщо вони взагалі існують, може бути правильним. Ми дуже зацікавлені в подальших дослідженнях”.

Дослідження було опубліковане в журналі Nature .