Per gli animali senza palpebre, i pesci sono sorprendentemente in grado di catturare seriamente gli occhi chiusi.
Quando il pesce zebra ( Danio rerio) si addormentano, prendono le loro z come fanno le persone, nuove ricerche mostrano. Questi nuotatori a strisce sembrano persino sperimentare lequivalente in piscina del sonno REM, lo stadio in cui gli esseri umani sognano, e qualcosa che, fino ad ora, è stato segnalato solo in mammiferi, uccelli e rettili.
Questo non lo fa Significa necessariamente che i pesci stanno sognando, o anche che la loro versione del sonno è completamente identica alla nostra. Anche così, lo studio, pubblicato oggi sulla rivista Nature, suggerisce che il sonnellino multistadio potrebbe essere comune tra i vertebrati – il gruppo di animali che include mammiferi, uccelli, rettili, anfibi e pesci – e potrebbe essere sorto più di 450 milioni di anni fa .
“Questo documento tarda a venire”, afferma Audrey Chen Lew, neurobiologa presso lUniversità della California, Irvine, non coinvolta nello studio. “È davvero un bel lavoro che … dimostra somiglianze tra pesci e umani e altri mammiferi che non abbiamo mai visto prima. “
Che il sonno sia più o meno onnipresente tra animali complessi come i vertebrati, che hanno tutti i circuiti neurali che compongono il midollo spinale, potrebbe sembrare un gioco da ragazzi. Ma nel mondo della neurobiologia, le cose non sono così bianche e nere.
Un problema è che il sonno non è sempre facile da misurare o identificare. In alcune creature, è un comportamento facile da individuare: mentre si addormentano, molti animali si adatteranno a una postura rilassata, interromperanno la maggior parte dei loro movimenti e diventeranno meno consapevoli di ciò che li circonda per un lungo periodo di tempo (senza entrare in coma o altro stato dellessere difficile da invertire).
Altri organismi, tuttavia, non rispettano questi criteri, spingendo i ricercatori a cercare una definizione più cellulare di sonno, qualcosa che potrebbe essere universalmente rilevabile tra tutti coloro che, in effetti, si dedicano a un sonno regolare.
I pesci zebra sono trasparenti durante le prime settimane di vita. Qui viene mostrata una larva, o giovanile. Credito immagine: Shawn Burgess, NHGRI, Wikimedia Commons
In realtà è qualcosa che gli scienziati hanno più o meno inchiodato verso il basso in mammiferi, uccelli e rettili, che mostrano schemi simili di attività elettrica nel cervello quando colpiscono il fieno. I pesci, daltra parte, sono rimasti per lo più misteriosi, in parte a causa del fatto che molti metodi di ricerca sul sonno sono adattati agli esseri umani e ad altre specie terrestri.
Ma anche se sono separati da almeno 400 milioni di anni di evoluzione, i pesci e gli esseri umani non sono poi così diversi. In tutto il corpo della piscina sono presenti segni distintivi familiari della fisiologia umana, fino ai geni scritti nel loro DNA. Quando si tratta di pesce, ci sono tutte le macchine giuste per un sonno simile a quello umano, afferma lautore dello studio Philippe Mourrain, neurobiologo della Stanford University. È solo che nessuno aveva ancora trovato un modo per verificare se stava facendo la stessa cosa.
Quindi un team di scienziati guidato da Mourrain ha deciso di inventare un metodo tutto suo. Negli studi sul sonno umano, i sensori collegati al corpo di una persona registrano lattività cerebrale, la frequenza cardiaca, la respirazione e i movimenti muscolari. Prendendo ispirazione da questa suite completa di misurazioni, i ricercatori hanno sviluppato quella che era, in effetti, una scansione di tutto il corpo per un pesce zebra: un minnow a strisce lungo un pollice che si sviluppa con un corpo trasparente durante le sue prime settimane di vita.
Questa pelle trasparente è stata la chiave del successo dellesperimento, poiché ha permesso ai ricercatori di scrutare direttamente negli organi del pesce senza la necessità di interventi chirurgici o altre procedure invasive, afferma lautore dello studio Louis Leung, che conduce ricerche sotto la guida di Mourrain supervisione. Negli esseri umani, molte misurazioni dello studio del sonno vengono raccolte registrando segnali elettrici tramite elettrodi sulla pelle. Ma la trasparenza del pesce ha permesso ai ricercatori di raccogliere lo stesso tipo di dati semplicemente inserendo marcatori fluorescenti nelle cellule, che poi si sono accese in presenza di segnali elettrici, producendo un gioco pittorico attraverso il gioco del comportamento delle singole cellule nel tempo.
Quando il team ha analizzato le onde cerebrali di un banco di giovani pesci zebra a riposo, ha scoperto due modelli familiari di attività elettrica. Il primo aveva una sorprendente somiglianza con ciò che è noto negli esseri umani come sonno profondo o ad onde lente, così chiamato perché produce una serie di onde cerebrali sincronizzate a bassa frequenza. Nelle persone, il sonno profondo è caratterizzato da una scarsa attività cerebrale e si pensa che dia al corpo lopportunità di recuperare. Può anche svolgere un ruolo nel consolidamento della memoria.
Se questo è vero anche per il pesce, dice Mourrain, ha molto senso. Anche negli animali per i quali la vita scorre a meraviglia, cè sempre bisogno di un po di R & R. E anche il pesce ha bisogno di imparare. Ma Mourrain è rimasto molto più sorpreso nel vedere un altro segno distintivo del sonno umano echeggiato nel pesce zebra: lo stato in cui le persone sognano.
Il cosiddetto sonno REM (movimento rapido degli occhi) è in realtà pieno di attività cerebrale, alla pari con le misurazioni effettuate durante le ore di veglia. La grande differenza, ovviamente, è che il resto del corpo non è sveglio, ed è in realtà per lo più immobilizzato (ad eccezione degli occhi, che, negli umani, si muovono avanti e indietro).
Gran parte del questo sembra essere vero anche per il pesce zebra, ad eccezione dei loro occhi, che tacevano insieme al resto del corpo, dice Mourrain. (Molti altri animali mantengono gli occhi fermi durante il sonno REM.)
Né il sonno profondo né il sonno REM erano completamente identici tra uomo e pesce, sottolinea Guliz Ozcan, neurobiologo ed esperto di pesce zebra presso lUniversity College di Londra che non è stato coinvolto nello studio. Per prima cosa, lequivalente pesce zebra del sonno a onde lente era molto, beh, più lento. Nonostante queste differenze, dice Ozcan, le “firme” neurali di entrambi gli stati sono chiaramente riconoscibili, il che implica che la versione umana del sonno potrebbe essere molto meno umana di quanto si pensasse una volta.
Con queste nuove scoperte, dice Leung, Il pesce zebra può ora unirsi alla crescente lista di vertebrati in cui il sonno è stato individuato a un livello più molecolare. Senza testare ogni singolo vertebrato esistente, è difficile dire se il sonno multistadio sia universale in questo gruppo, aggiunge. Ma come rappresentante di pesce, che comprende circa la metà di tutte le specie di vertebrati conosciute, il pesce zebra e il suo sorprendente sonno suggeriscono che il sonno multistadio potrebbe essere stato presente in un antenato comune di mammiferi, uccelli, rettili e pesci, vissuto almeno 450 milioni di anni fa. / p>
È probabile che anche gli anfibi condividano il tratto, poiché sono più legati a noi dei pesci, dice Mourrain. Il prossimo passo, aggiunge, sarà vedere se le stesse firme si estendono ancora di più indietro nel tempo evolutivo e.
In alto: una larva di pesce zebra con un sistema nervoso centrale fluorescente. Le cellule si illuminano quando diventano attive. In basso: il sistema nervoso centrale e i muscoli del pesce zebra, illuminati con la stessa fluorescenza. Utilizzando questo sistema, i ricercatori sono stati in grado di registrare le firme cellulari del sonno senza procedure invasive. Immagine di credito: per gentile concessione di Louis Leung, Stanford University
Queste implicazioni profonde rendono questo documento “un svolta totale “, dice Eva Naumann, neurobiologa della Duke University che non è stata coinvolta nello studio.” Non posso esagerare: era il pezzo mancante del puzzle … stavo aspettando uno studio come questo per sono uscito da quando ho iniziato a lavorare in questo campo. “
Il quadro generale qui non dipinge gli esseri umani come primitivi, però. Piuttosto, questi risultati dovrebbero “elevare il pesce zebra come sistema modello per studiare fenomeni neurali come il sonno”, aggiunge Naumann.
I risultati dello studio hanno anche mostrato che, se privato del sonno o trattato con sonniferi, il pesce zebra reagisce in modo simile agli umani sia dal punto di vista comportamentale che fisiologico, suggerendo che potrebbero anche essere utili nello screening dei farmaci per il trattamento del sonno irregolare o disordinato, dice Ozcan.
Cè ancora, tuttavia, lelefante nella stanza: nonostante sia così diffuso , il sonno e tutte le sue fasi continuano a sconcertare i ricercatori che cercano di scoprire il loro vero scopo. Ma qualunque cosa stia facendo il sonnecchiare, se si è davvero evoluto così tanto tempo fa e si è bloccato in così tante specie, “questo indica qualcosa di veramente essenziale “, dice Leung.
Per quanto riguarda se i pesci zebra sognano durante la loro versione di REM, questa è ancora una questione aperta. Se sognare è un prodotto dellapprendimento e della memorizzazione, è certamente possibile, dice Mourrain.
Dopo tutto, la maggior parte delle scoperte proviene dai luoghi più inaspettati, dice. Comprese quelle che le persone (o qualsiasi altra specie, forse) non hanno nemmeno mai sognato.
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