Stejně jako my, i ryby zažívají „snovou“ fázi spánku.

U zvířat bez víček jsou ryby překvapivě schopné zachytit vážné zavření oka.

Když zebrafish ( Danio rerio) dřímají, chytají své z podobně jako lidé, ukazují nové výzkumy. Zdá se, že tito plavci prokládají rybí ekvivalent spánku REM, fázi, ve které lidé sní – a něco, co bylo dosud hlášeno pouze u savců, ptáků a plazů.

Nemusí to nutně znamenat, že ryby sní, nebo dokonce, že jejich verze spánku je úplně totožná s naší. Přesto studie, která byla dnes zveřejněna v časopise Nature, naznačuje, že vícestupňové odložení by mohlo být běžné u obratlovců – skupiny zvířat, která zahrnují savce, ptáky, plazy, obojživelníky a ryby – a mohlo vzniknout před více než 450 miliony let .

„Tento dokument je velmi dlouhý,“ říká Audrey Chen Lew, neurobiologka z University of California, Irvine, která se studie nezúčastnila. „Je to opravdu pěkná práce, která … ukazuje podobnosti mezi rybami a lidmi a jinými savci, které jsme dosud neviděli. “

Ten spánek je víceméně všudypřítomný u komplexních zvířat, jako jsou obratlovci, jejichž všechna mají nervové obvody, které tvoří míchu, by mohl znít jako nepochopení. Ve světě neurobiologie však věci nejsou tak černé a bílé.

Jedním z problémů je, že spánek není vždy snadné měřit nebo identifikovat. U některých tvorů je snadné si vybrat chování: Když si zdřímnou, mnoho zvířat se usadí v uvolněné pozici, zastaví většinu svých pohybů a po delší dobu si bude méně uvědomovat své okolí (aniž by vstoupilo do kómatu) nebo jiný obtížně zvrátitelný stav bytí).

Jiné organismy však tato kritéria nedodržují, což vede vědce k hledání buněčnější definice spánku – něco, co by mohlo být všeobecně zjistitelné mezi všemi těmi, kteří se skutečně věnují pravidelnému spánku.

To je vlastně něco, co vědci víceméně přibili u savců, ptáků a plazů, přičemž všechny tyto druhy vykazují při nárazu na seno podobné vzorce elektrické aktivity v mozku. Ryby na druhé straně zůstaly většinou záhadné, částečně kvůli skutečnosti, že mnoho metod výzkumu spánku je šitých na míru lidem a jiným suchozemským druhům.

Ale i když jsou odděleny nejméně 400 milionů let evoluce, ryby a lidé se neliší. V celém těle pisciny jsou známé znaky lidské fyziologie, až po geny zapsané do jejich DNA. Pokud jde o ryby, je tu správný stroj pro spánek podobný člověku, říká autor studie Philippe Mourrain, neurobiolog ze Stanfordské univerzity. Je to jen to, že dosud nikdo nenašel způsob, jak zkontrolovat, zda nedělá totéž.

Takže tým vědců vedený Mourrainem se rozhodl vymyslet vlastní metodu. Ve studiích lidského spánku zaznamenávají senzory spojené s tělem člověka jejich mozkovou aktivitu, srdeční frekvenci, dýchání a pohyby svalů. Vědci se inspirovali touto komplexní sadou měření a vyvinuli ve skutečnosti celotělové skenování pro zebrafish – pruhované, palcové dlouhé střevle, které se vyvíjí s průhledným tělem během prvních několika týdnů života.

Tato průhledná kůže byla klíčem k úspěchu experimentu, protože umožnila vědcům nahlédnout přímo do orgánů ryby bez nutnosti chirurgických zákroků nebo jiných invazivních postupů, říká autor studie Louis Leung, který provádí výzkum v rámci Mourrain dozor. U lidí se mnoho měření spánkové studie shromažďuje zaznamenáváním elektrických signálů pomocí elektrod na kůži. Průhlednost ryb však vědcům umožnila shromáždit stejné druhy dat pouhým vložením fluorescenčních značek do buněk, které se poté rozsvítily v přítomnosti elektrických signálů, což v průběhu času poskytlo obrazovou hru chováním jednotlivých buněk.

Když tým analyzoval mozkové vlny školy mladistvých zebrafish v klidu, objevil dva známé vzorce elektrické aktivity. První se nápadně podobal tomu, co je u lidí známé jako hluboký nebo pomalý spánek, tak pojmenovaný, protože vytváří řadu synchronizovaných nízkofrekvenčních mozkových vln. U lidí je hluboký spánek poznamenán nízkou mozkovou aktivitou a předpokládá se, že dává tělu příležitost se zotavit. Může také hrát roli při konsolidaci paměti.

Pokud to platí i pro ryby, říká Mourrain, dává to velký smysl. I u zvířat, kterým život jde plavecky, vždy existuje potřeba nějakého R & R. A ryby se také musí učit. Ale Mourrain byl mnohem více zaskočen, když viděl, že v zebrafish se odráží další charakteristický znak lidského spánku: stav, ve kterém lidé sní.

Takzvaný rychlý pohyb očí (REM) ve skutečnosti praskne mozkovou aktivitou, na stejné úrovni jako měření provedená během bdělosti. Velkým rozdílem samozřejmě je, že zbytek těla není vzhůru a je ve skutečnosti většinou imobilizovaný (kromě očí, které u lidí trhají sem a tam).

Hodně z toho to se také zdá být pravdou pro zebrafish, s výjimkou jejich očí, které spolu se zbytkem těla ztichly, říká Mourrain. (Mnoho dalších zvířat také udržuje své oči v klidu během spánku REM.)

Ani hluboký spánek, ani REM spánek nebyly mezi lidmi a rybami úplně totožné, zdůrazňuje Guliz Ozcan, neurobiolog a odborník na zebrafish na University College London, který nebyl do studie zapojen. Za prvé, zebrafish ekvivalent spánku s pomalými vlnami byl mnohem, no, pomalejší. Navzdory těmto rozdílům, říká Ozcan, jsou neurální „podpisy“ obou států jasně rozeznatelné – z čehož vyplývá, že lidská verze spánku může být mnohem méně lidská, než se kdysi myslelo.

S těmito novými poznatky Leung říká: zebrafish se nyní může připojit k rostoucímu seznamu obratlovců, u nichž byl spánek určen na molekulárnější úrovni. Bez testování každého existujícího obratlovce je těžké říci, zda je vícestupňový spánek v této skupině univerzální, dodává. Ale jako zástupce pro ryby – které zahrnují přibližně polovinu všech známých druhů obratlovců – zebrafish a jeho překvapivý spánek naznačují, že vícestupňový spánek mohl být přítomen u společného předka savců, ptáků, plazů a ryb, kteří žili nejméně před 450 miliony let.

Obojživelníci pravděpodobně sdílejí tuto vlastnost také, protože jsou s námi více příbuzní než ryby, říká Mourrain. Dalším krokem, dodává, bude, zda se stejné podpisy rozšíří ještě dále zpět v evolučním čase e.

Díky těmto hluboce zakořeněným důsledkům je tento dokument “ naprostý průlom, „říká Eva Naumann, neurobiologka z Duke University, která se studie nezúčastnila.„ Nemohu to přehnat: byl chybějící kousek skládačky … Čekal jsem na takovou studii, aby vyjděte od té doby, co jsem začal pracovat v této oblasti. “

Velký obrázek zde však nekreslí lidi jako primitivní. Tyto výsledky by spíše měly „pozvednout zebrafish jako modelový systém pro studium nervových jevů, jako je spánek,“ dodává Naumann.

Výsledky studie také ukázaly, že když jsou zbaveny spánku nebo jsou léčeny prášky na spaní, zebrafish reagují podobně jako u lidí behaviorálně i fyziologicky, což naznačuje, že by také mohli být užiteční při screeningu léků k léčbě nepravidelného nebo neuspořádaného spánku, říká Ozcan.

V místnosti však stále zůstává slon: Přestože je tak rozšířený „Spánek a všechny jeho etapy pokračují v hádání vědců, kteří se snaží zjistit jejich skutečný účel. Ale ať už je to cokoli, co dřímání dělá, pokud se to skutečně vyvinulo už dávno a přetrvává tolika druhů,“ to ukazuje na něco opravdu zásadní, “říká Leung.

Pokud jde o to, zda zebrafish sní během své verze REM, je to stále otevřená otázka. Pokud je snění produktem učení a memorování, je to jistě možné, říká Mourrain.

Koneckonců, většina průlomů pochází z nejneočekávanějších míst, říká. Včetně těch, o kterých lidé (nebo jakýkoli jiný druh) možná ani nesnili.