

大多数动物都会睡觉,尽管我们仍然不完全知道为什么。 科学家们知道,有些动物——比如哺乳动物、鸟类和一些爬行动物——有一个称为“活动性”睡眠的阶段,也就是我们所知的 R.E.M.(快速眼动)睡眠。一项新研究,于 3 月 25 日在开放获取期刊 iScience 上发表,旨在探究这种“活动性”睡眠阶段是否也发生在打盹的章鱼身上,而章鱼与人类的差异之大几乎是你能想到的极限。
“研究章鱼的动机是想看看,一种与我们相距甚远,但拥有非常复杂神经系统和非常、非常成熟行为的动物——这种动物是否也能拥有活动性睡眠,”巴西里奥格兰德大学联邦大学脑科学研究所所长、资深作者 Sidarta Ribeiro 说。
研究结果表明它们确实有。“我们发现章鱼有两种睡眠状态,一种是安静的,一种是活动性的——就像人类一样,”Ribeiro 说。
“我们正处于一场理解睡眠对我们以及对生物体普遍有什么作用的革命之中。这就是为什么这篇论文如此精彩,”华盛顿州立大学神经科学家 Marcos Frank 说,他认识 Ribeiro,但没有参与这项研究。Frank 曾研究过乌贼的类似问题。“过去 20 年左右的线索表明,与人类做梦相似的睡眠状态可能存在于与其他我们独立演化的生物体中。”
由巴西北部海岸的 Octopus insularis 物种的研究生 Sylvia Lima de Souza Medeiros 领导的研究团队研究了四只成年章鱼。在捕获这些动物并让它们适应实验室环境后,研究人员记录了它们,并使用计算方法来确定不同睡眠状态下发生的情况。
他们发现了一种“安静”状态,这是已经为人所知的——在这种状态下,章鱼“完全苍白,几乎完全不动,动作非常轻柔、甜美、顺滑;眼睛闭着,瞳孔关闭,”Ribeiro 说。
有趣的是,研究人员注意到,大约每半小时,这些海洋生物的状态似乎就会发生转变:它们的眼睛、手臂和吸盘会开始自由活动。同时,皮肤的颜色和纹理也随之发生变化。“皮肤的颜色会发生戏剧性的变化。”
在2019 年,一个来自 PBS 纪录片的病毒视频展示了一只名叫 Heidi 的章鱼在抽搐、变色,似乎在做梦。当时,科学家们很谨慎,因为缺乏数据证明章鱼有类似 R.E.M. 的睡眠阶段。在 iScience 的研究中,为了证明这些章鱼是否真的在睡觉,研究人员用螃蟹的图像和振动刺激了它们,并测量了它们的反应。这些动物延迟的反应或完全没有反应表明,它们在“安静”和“活动性”阶段都确实处于睡眠状态。
作者们不知道 iScience 研究中的这些章鱼是否在做梦;即使是人类,做梦也很难研究。但由于章鱼的“活动性”睡眠阶段通常只持续一分钟左右,“如果在这个阶段有任何做梦发生,那也应该更像是小视频片段,甚至 GIF,”首席作者 Medeiros 在一份声明中解释道。
Ribeiro 说,这项研究的一个局限性是,他们只研究了四只动物(这已经“做了很多工作”)。此外,测量脑活动的最佳方法是使用脑电图(EEG),这需要暂时将电极放置或植入头部。但这对于章鱼来说很难做到,因为章鱼的头部又滑又无骨,而且它们会试图拔掉任何不想要的附件。因此,研究小组无法测量脑活动来提供进一步的证据来证实他们的发现。“这也是我们研究的局限性,”Frank 指出。
当一项特征独立演化时,比如眼睛或翅膀,“这非常令人兴奋,因为它真的能告诉我们为什么这种适应最初会发生,”他说。“就睡眠而言,这非常令人兴奋,因为我们并不真正了解睡眠的功能。” Frank 说,这种类似 R.E.M. 的体验也存在于章鱼身上,“这表明这种状态一定起着重要的作用”——而理解它可能有助于揭开我们为什么需要睡眠的谜团。