Kuten meilläkin, kalat kokevat unen nukkumisvaiheen

Eläimille, joilla ei ole silmäluomia, kalat pystyvät yllättäen tarttumaan vakaviin silmiin.

Kun seeprakala ( Danio rerio) lykkää, he saavat z: nsä samalla tavalla kuin ihmiset, uusi tutkimus osoittaa. Nämä raidalliset uimarit näyttävät kokevan jopa REM-unen, ekvivalentin, vaiheen, jossa ihmiset unelmoivat – ja jotain, jota tähän mennessä on raportoitu vain nisäkkäillä, linnuilla ja matelijoilla.

Se ei ole Se ei välttämättä tarkoita sitä, että kalat haaveilevat, tai jopa sitä, että heidän universionsa on täysin identtinen meidän. Silti tänään Nature-lehdessä julkaistu tutkimus viittaa siihen, että monivaiheinen torkkaminen voi olla yleistä selkärankaisten keskuudessa – eläinryhmä, johon kuuluvat nisäkkäät, linnut, matelijat, sammakkoeläimet ja kalat – ja se voi olla syntynyt yli 450 miljoonaa vuotta sitten .

”Tämä artikkeli on pitkään tulemassa”, sanoo Audrey Chen Lew, Kalifornian yliopiston Irvinen neurobiologi, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. ”Se on todella mukavaa työtä, joka … osoittaa kalojen, ihmisten ja muiden nisäkkäiden välisiä yhtäläisyyksiä, joita emme ole ennen nähneet. ”

Se, että uni on enemmän tai vähemmän läsnä monimutkaisissa eläimissä, kuten selkärankaisissa, joilla kaikilla on selkäytimen muodostava hermopiiri, saattaa kuulostaa ei-aivohalvaajalta. Mutta neurobiologian maailmassa asiat eivät ole niin mustavalkoisia.

Yksi asia on, että unta ei ole aina helppo mitata tai tunnistaa. Joissakin olentoissa se on helppo poimia: Kun he nukahtavat, monet eläimet asettuvat rennosti asentoon, pysäyttävät suurimman osan liikkeistään ja tulevat vähemmän tietoisiksi ympäristöstään pitkäksi aikaa (joutumatta koomaan) tai muu vaikeasti käännettävä olemustila).

Muut organismit eivät kuitenkaan noudata näitä kriteerejä, mikä saa tutkijat etsimään unen solukkomääritelmää – mikä voi olla yleisesti havaittavissa kaikkien niiden joukossa, jotka itse asiassa harjoittavat säännöllistä uneliaisuutta.

Se on itse asiassa asia, jonka tutkijat ovat enemmän tai vähemmän naulanneet. nisäkkäissä, linnuissa ja matelijoissa, joilla kaikilla on samanlainen aivojen sähköisen toiminnan kuvio heiniä lyödessä. Toisaalta kalat ovat pysyneet enimmäkseen salaperäisinä, mikä johtuu osittain siitä, että monet unentutkimusmenetelmät on räätälöity ihmisille ja muille maalla oleville lajeille.

Mutta vaikka ne erotetaan toisistaan vähintään 400 miljoonan vuoden evoluutio, kalat ja ihmiset eivät ole niin erilaisia. Koko kalanrunko on ihmisen fysiologian tuttuja tunnusmerkkejä DNA: han kirjoitettuihin geeneihin saakka. Kalojen osalta kaikki oikeat koneet ovat käytettävissä ihmisen kaltaiseen uneen, sanoo tutkimuksen kirjoittaja Philippe Mourrain, Stanfordin yliopiston neurobiologi. Kukaan ei ollut vielä löytänyt tapaa tarkistaa, toimiiko se samoin.

Joten Mourrainin johtama tutkijaryhmä päätti keksi oman menetelmän. Ihmisen nukkumistutkimuksissa henkilön kehoon kiinnitetyt anturit tallentavat aivotoimintansa, sykkeen, hengityksen ja lihasten liikkeet. Tutkijat kehittivät inspiraatiota tästä kattavasta mittaussarjasta, mikä oli itse asiassa seeprakalan koko kehon skannaus – raidallinen, tuumaa pitkä minnow, joka kehittyy läpinäkyvän rungon kanssa muutaman ensimmäisen elämänviikon aikana. p>

Tämä läpinäkyvä iho oli avain kokeen onnistumiseen, koska se antoi tutkijoille mahdollisuuden kurkistaa suoraan kalan elimiin ilman leikkauksia tai muita invasiivisia toimenpiteitä, kertoo tutkimuksen tekijä Louis Leung, joka tekee tutkimusta Mourrainin valvonta. Ihmisillä monet unitutkimusten mittaukset kerätään tallentamalla sähköisiä signaaleja ihon elektrodien avulla. Mutta kalan läpinäkyvyys antoi tutkijoille mahdollisuuden kerätä samanlaisia tietoja yksinkertaisesti asettamalla fluoresoivia markkereita soluihin, jotka sitten syttyivät sähköisten signaalien läsnä ollessa, jolloin kuvien toisto yksittäisten solujen käyttäytymisestä ajan myötä. >

Kun joukkue analysoi seepra-nuorten koulun aivoaaltoja lepotilassa, he löysivät kaksi tuttua sähköisen toiminnan mallia. Ensimmäisellä oli silmiinpistävä yhtäläisyys siihen, mitä ihmisissä tunnetaan syvä- tai hitaalla aallolla, joten se on nimetty, koska se tuottaa sarjan synkronoituja, matalataajuisia aivoaaltoja. Ihmisillä syvä uni on vähäistä aivotoimintaa, ja sen uskotaan antavan keholle mahdollisuuden toipua. Sillä voi myös olla merkitys muistin vakauttamisessa.

Jos tämä pätee myös kalaan, Mourrain sanoo, että sillä on paljon järkeä. Jopa eläimillä, joille elämä sujuu uimalla, tarvitaan aina jonkin verran R & R. Ja myös kalojen on opittava. Mutta Mourrain oli paljon hämmästynyt nähdessään toisen ihmisen unen tunnusmerkin heijastuvan seeprakalaan: tilaan, jossa ihmiset unelmoivat. parissa herätysaikana tehtyjen mittausten kanssa. Suuri ero on tietysti se, että muu keho ei ole hereillä, ja on tosiasiassa enimmäkseen liikkumaton (lukuun ottamatta silmiä, jotka ihmisillä nykivät edestakaisin).

Suuri osa tämä näyttää totta myös seeprakalalta, lukuun ottamatta heidän silmiään, jotka pysyivät hiljaisina muun kehon kanssa, Mourrain sanoo. (Monet muut eläimet pitävät myös silmänsä paikallaan REM-unen aikana.)

Sekä syvä uni että REM-uni eivät olleet täysin identtisiä ihmisten ja kalojen välillä, huomauttaa neurobiologi ja seeprakalan asiantuntija Guliz Ozcan University College Londonista ei ollut mukana tutkimuksessa. Ensinnäkin seeprakalan ekvivalentti hidasaallon unta oli paljon, hyvin, hitaampaa. Näistä eroista huolimatta Ozcan sanoo, että molempien valtioiden hermo ”allekirjoitukset” ovat selvästi tunnistettavissa – mikä tarkoittaa, että unen ihmisversio saattaa olla paljon vähemmän inhimillinen kuin koskaan ajateltiin.

Näillä uusilla löydöksillä Leung sanoo: seeprakala voi nyt liittyä kasvavaan selkärankaisluetteloon, jossa uni on määritetty molekyylitasolla.Kokeilematta jokaista olemassa olevaa selkärankaista on vaikea sanoa, onko monivaiheinen uni yleinen tässä ryhmässä, hän lisää. kalat – jotka käsittävät noin puolet kaikista tunnetuista selkärankaisista lajeista – seeprakala ja sen hämmästyttävä unelias viittaavat siihen, että monivaiheinen uni on saattanut esiintyä nisäkkäiden, lintujen, matelijoiden ja kalojen yhteisessä esi-isässä, joka asui vähintään 450 miljoonaa vuotta sitten. / p>

Sammakkoeläimillä on todennäköisesti myös yhteinen piirre, koska ne ovat läheisempää sukua meihin kuin kalat, Mourrain sanoo. Seuraava askel on nähdä, ulottuvatko samat allekirjoitukset entisestään takaisin evoluutiohetkellä e.

Tällaiset syvälle juurtuneet seuraukset tekevät tästä paperista ”a täydellinen läpimurto ”, sanoo Duke-yliopiston neurobiologi Eva Naumann, joka ei ollut mukana tutkimuksessa.” En voi yliarvioida sitä: oli puuttuva palapelin pala … Olen odottanut tällaista tutkimusta tule ulos siitä lähtien, kun aloin työskennellä tällä alalla. ”

Tässä oleva iso kuva ei kuitenkaan maalaa ihmistä alkeelliseksi. Näiden tulosten pitäisi pikemminkin ”nostaa seeprakala mallijärjestelmänä tutkiakseen hermoilmiöitä, kuten unta”, Naumann lisää.

Tutkimuksen tulokset osoittivat myös, että seeprakala reagoi unen puuttuessa tai unilääkkeillä hoidettuna samalla tavalla kuin ihmiset sekä käyttäytymisen että fysiologian suhteen, vihjaten siitä, että niistä voi olla hyötyä myös lääkkeiden seulonnassa epäsäännöllisen tai häiriintyneen unen hoitamiseksi, Ozcan sanoo.

Huoneessa on kuitenkin edelleen norsu: Huolimatta siitä, että se on niin laajalle levinnyt , nukkuminen ja kaikki sen vaiheet edelleen hämmentävät tutkijoita, jotka yrittävät selvittää heidän todellisen tarkoituksensa. Mutta mitä ikinä torkkutakin tekee, jos se todellakin kehittyi niin kauan sitten ja juuttui niin moniin lajeihin, ”joka viittaa johonkin todella välttämätöntä ”, Leung sanoo.

Mitä seeprakala unelmoi REM-versionsa aikana, se on edelleen avoin kysymys. Jos unelmointi on oppimisen ja muistamisen tulos, se on varmasti mahdollista, Mourrain sanoo.

Loppujen lopuksi suurin osa läpimurtoista tulee odottamattomimmista paikoista, hän sanoo. Mukaan lukien ne, joista ihmiset (tai mahdollisesti muut lajit) eivät ole edes haaveillut.