Сон , по-видимому, является биологической потребностью для всех животных, за исключением базальных видов, не имеющих мозга или имеющих только рудиментарный мозг. Он наблюдался у млекопитающих, птиц, рептилий, земноводных, рыб и, в некоторой форме, у насекомых. Внутренние циркадные часы способствуют сну ночью для дневных организмов (таких как люди) и днем для ночных организмов (таких как крысы ). Режимы сна сильно различаются среди видов, некоторые отказываются от сна в течение длительных периодов, а некоторые впадают в однополушарный сон , при котором одно полушарие мозга спит, а другое бодрствует.
Сон может иметь физиологическое или поведенческое определение. В физиологическом смысле сон — это состояние, характеризующееся обратимой потерей сознания, особыми моделями мозговых волн , спорадическим движением глаз, потерей мышечного тонуса (возможно, с некоторыми исключениями; см. ниже о сне птиц и водных млекопитающих) и компенсаторным увеличением после лишения состояния, последнее известно как гомеостаз сна (т. е. чем дольше длится состояние бодрствования, тем больше интенсивность и продолжительность состояния сна после этого). [1] [2] В поведенческом смысле сон характеризуется минимальным движением, отсутствием реакции на внешние раздражители (т. е. повышенным порогом чувствительности ), принятием типичной позы и занятием защищенного места, все из которых обычно повторяется на 24-часовой основе. [3] Физиологическое определение хорошо применимо к птицам и млекопитающим, но у других животных, мозг которых не так сложен, чаще используется поведенческое определение. У очень простых животных поведенческие определения сна являются единственно возможными, и даже в этом случае поведенческий репертуар животного может быть недостаточно обширным, чтобы позволить провести различие между сном и бодрствованием. [4] Сон быстро обратим, в отличие от гибернации или комы , и лишение сна сопровождается более длительным или глубоким восстановительным сном.
Если бы сон не был необходим, можно было бы ожидать, что
Эти симптомы не наблюдаются у сложных животных, и поэтому сон считается для них необходимым. Сон помогает телу и разуму чувствовать себя отдохнувшими. Результаты показывают, что если крысы не спят, они умирают через несколько недель. Несмотря на достаточное количество пищи, их аппетит имеет тенденцию к снижению, что приводит к потере веса и в конечном итоге смерти. [5]
За исключением нескольких базальных животных, у которых нет мозга или он очень прост, на сегодняшний день не было найдено животных, которые удовлетворяли бы любому из этих критериев. [6] Хотя некоторые виды акул, такие как большие белые и молотоголовые , должны постоянно находиться в движении, чтобы перемещать насыщенную кислородом воду по жабрам, возможно, что они все еще спят одним полушарием мозга за раз, как это делают морские млекопитающие. Однако еще предстоит окончательно показать, способна ли какая-либо рыба к однополушарному сну . [7]
Сон как явление, по-видимому, имеет очень древние эволюционные корни. Одноклеточные организмы не обязательно «спят», хотя многие из них имеют выраженные циркадные ритмы . Пресноводный полип Hydra vulgaris и медуза Cassiopea являются одними из самых примитивных организмов, у которых наблюдались состояния, подобные сну. [8] [9] Наблюдение за состояниями сна у медуз дает доказательства того, что состояния сна не требуют, чтобы у животного был мозг или центральная нервная система. [10] Нематода C. elegans является еще одним примитивным организмом, которому, по - видимому, требуется сон. Здесь фаза летаргуса происходит в короткие периоды, предшествующие каждой линьке , факт, который может указывать на то, что сон изначально связан с процессами развития. Результаты Райзена и др. [11] также предполагают, что сон необходим для изменений в нервной системе.
Пчелы имеют некоторые из самых сложных состояний сна среди насекомых. [12] Десятилетие за десятилетием результаты становились все более убедительными, что насекомые спят, и что это напоминает сон млекопитающих и птиц. Тем не менее, ученые, изучающие сон, продолжали не принимать эти результаты, и было широко распространено мнение, что насекомые не испытывают сна. Потребовались исследования экспрессии генов Хендрикса и др. 2000 г. и Шоу и др. 2000 г. [13] [14], показывающие ортологию между млекопитающими и плодовой мушкой Drosophila melanogaster , чтобы это окончательно было принято. Электрофизиологическое исследование сна у мелких беспозвоночных является сложным. Насекомые проходят через циркадные ритмы активности и пассивности, но некоторые из них, похоже, не испытывают гомеостатической потребности во сне. Насекомые, похоже, не демонстрируют быстрый сон. Однако плодовые мушки , похоже, спят, и систематическое нарушение этого состояния приводит к когнитивным нарушениям . [15] Существует несколько методов измерения когнитивных функций у плодовых мушек. Распространенный метод заключается в том, чтобы позволить мухам выбирать, хотят ли они лететь через туннель, ведущий к источнику света, или через темный туннель. Обычно мух привлекает свет. Но если в конец темного туннеля положить сахар , а в конец светового туннеля положить что-то, что мухам не нравится, мухи в конечном итоге научатся лететь к темноте, а не к свету. Мухам, лишенным сна, требуется больше времени, чтобы научиться этому, и они также быстрее забывают об этом. Если экспериментально держать членистоногое бодрствующим дольше, чем оно привыкло, то его предстоящий период отдыха будет продлен. У тараканов этот период отдыха характеризуется тем, что антенны сложены вниз и снижается чувствительность к внешним раздражителям. [16] Сон был описан и у раков , характеризующийся пассивностью и повышенными порогами сенсорных раздражителей, а также изменениями в паттерне ЭЭГ , заметно отличающимися от паттернов, обнаруженных у раков, когда они бодрствуют. [17] Было показано, что медоносные пчелы используют сон для хранения долгосрочных воспоминаний. [18] Состояние, похожее на сон, было описано и у пауков-скакунов , а также регулярно происходящие приступы движений сетчатки, которые предполагают состояние, похожее на быстрый сон. [19] Также спящие каракатицы и осьминоги демонстрируют признаки поведения, характерного для быстрого сна. [20] [21]
Сон у рыб является предметом продолжающихся научных исследований. [22] [23] Обычно рыбы демонстрируют периоды бездеятельности, но не проявляют значительной реакции на лишение этого состояния. [ непоследовательно ] Предполагается, что некоторые виды, которые всегда живут стаями или непрерывно плавают (например, из-за необходимости в жаберной вентиляции), никогда не спят. [24] Также есть сомнения относительно некоторых слепых видов, которые живут в пещерах . [25] Однако другие рыбы, похоже, спят. Например, данио-рерио , [26] [27] тиляпия , [28] линь , [29] коричневый бычок , [30] и акула-рыба [31] становятся неподвижными и не реагируют ночью (или днем, в случае акулы-рыбы); испанскую рыбу-кабана и синеголового губана можно даже поднять рукой до самой поверхности, не вызвав реакции. [32] Исследования показывают, что некоторые рыбы (например, скаты и акулы ) имеют однополушарный сон, что означает, что они помещают половину своего мозга в сон, в то время как другая половина все еще остается активной, и они плавают во время сна. [7] [33] Наблюдательное исследование 1961 года примерно 200 видов в европейских общественных аквариумах сообщило о многих случаях кажущегося сна. [34] С другой стороны, режим сна легко нарушается и может даже исчезнуть в периоды миграции, нереста и родительской заботы. [35]
Млекопитающие, птицы и рептилии произошли от амниотических предков, первых позвоночных с жизненными циклами, независимыми от воды. Тот факт, что птицы и млекопитающие являются единственными известными животными, которые демонстрируют REM и NREM сон, указывает на общую черту до расхождения. [36] Однако недавние свидетельства REM-подобного сна у рыб предполагают, что это расхождение могло произойти гораздо раньше, чем считалось ранее. [37] До этого момента рептилии считались наиболее логичной группой для исследования происхождения сна. Дневная активность рептилий чередуется между грением и короткими периодами активного поведения, что имеет значительное неврологическое и физиологическое сходство с состояниями сна у млекопитающих. Предполагается, что REM-сон развился из коротких периодов двигательной активности у рептилий, в то время как медленноволновой сон (SWS) развился из их состояния грения, которое показывает похожие медленноволновые паттерны ЭЭГ. [38]
У рептилий есть периоды покоя, похожие на сон млекопитающих, и снижение электрической активности мозга было зарегистрировано, когда животные спали. Однако картина ЭЭГ во время сна рептилий отличается от той, что наблюдается у млекопитающих и других животных. [4] У рептилий время сна увеличивается после лишения сна , и для пробуждения животных, лишенных сна, требуются более сильные стимулы по сравнению с тем, когда они спали нормально. Это говорит о том, что сон, следующий за лишением сна, компенсаторно глубже. [39]
В 2016 году исследование [40] сообщило о существовании стадий сна, подобных REM- и NREM-фазам, у австралийского дракона Pogona vitticeps . У амфибий есть периоды бездеятельности, но они проявляют высокую бдительность (восприимчивость к потенциально угрожающим стимулам) в этом состоянии.
Подобно некоторым птицам и водным млекопитающим, крокодилы также способны к однополушарному сну . [41]
Между сном птиц и сном млекопитающих существует значительное сходство [42] , что является одной из причин идеи о том, что сон у высших животных с его разделением на быстрый и медленный сон развился вместе с теплокровностью . [43] Птицы компенсируют потерю сна способом, аналогичным млекопитающим, более глубоким или интенсивным медленноволновым сном (МВС). [44 ]
У птиц есть как REM-, так и NREM-сон, и паттерны ЭЭГ обоих имеют сходство с паттернами млекопитающих. Разные птицы спят по-разному, но связи, наблюдаемые у млекопитающих между сном и такими переменными, как масса тела, масса мозга, относительная масса мозга, базальный метаболизм и другие факторы (см. ниже), не обнаружены у птиц. Единственным четким фактором, объясняющим различия в количестве сна у птиц разных видов, является то, что птицы, которые спят в местах, где они подвергаются воздействию хищников, имеют менее глубокий сон, чем птицы, спящие в более защищенных местах. [45]
Птицы не обязательно демонстрируют дефицит сна, но особенностью, которую птицы разделяют с водными млекопитающими, а также, возможно, с некоторыми видами ящериц (мнения по поводу последнего пункта расходятся [ необходимо разъяснение ] ), является явление однополушарного медленноволнового сна ; то есть способность спать одним полушарием мозга за раз, при этом другое полушарие остается бодрствующим. [46] Когда спит только одно полушарие, будет закрыт только контралатеральный глаз; то есть, когда спит правое полушарие, будет закрыт левый глаз, и наоборот. [47] Распределение сна между двумя полушариями и количество однополушарного сна определяются как тем, какая часть мозга была наиболее активна в течение предыдущего периода бодрствования [48] — эта часть будет спать глубже всего — так и уровнем риска нападения хищников. Утки, находящиеся вблизи периметра стаи, скорее всего, будут теми, кто первыми обнаружит нападения хищников. У этих уток наблюдается значительно более однополушарный сон, чем у тех, кто спит в середине стаи, и они реагируют на угрожающие стимулы, видимые открытым глазом. [49]
Мнения относительно сна перелетных птиц частично расходятся . [ необходима цитата ] Споры в основном ведутся о том, могут ли они спать во время полета или нет. [ необходима цитата ] Теоретически определенные типы сна возможны во время полета, но технические трудности не позволяют регистрировать мозговую активность у птиц во время полета.
Млекопитающие имеют большое разнообразие явлений сна. Как правило, они проходят через периоды чередования сна без быстрых движений глаз и быстрого сна, но они проявляются по-разному. Лошади и другие травоядные копытные могут спать стоя, но обязательно должны лечь для сна с быстрыми движениями глаз (что вызывает мышечную атонию ) на короткие периоды. Жирафам, например, нужно лечь для сна с быстрыми движениями глаз всего на несколько минут за раз. Летучие мыши спят, вися вниз головой. Самцы броненосцев испытывают эрекции во время сна с медленными движениями глаз, а у крыс все наоборот. [50] Ранние млекопитающие занимались полифазным сном, разделяя сон на несколько периодов в день. Более высокие суточные квоты сна и более короткие циклы сна у полифазных видов по сравнению с монофазными видами предполагают, что полифазный сон может быть менее эффективным средством достижения преимуществ сна. Поэтому мелкие виды с более высокой скоростью основного обмена веществ (BMR) могут иметь менее эффективные режимы сна. Из этого следует, что эволюция монофазного сна может быть до сих пор неизвестным преимуществом эволюции более крупных размеров тела млекопитающих и, следовательно, более низкого BMR. [51]
Иногда полагают, что сон помогает сохранять энергию, хотя эта теория не совсем адекватна, поскольку он снижает метаболизм всего на 5–10%. [52] [53] Кроме того, замечено, что млекопитающим требуется сон даже во время гипометаболического состояния спячки, в этом случае это фактически чистая потеря энергии, поскольку животное возвращается из гипотермии в эутермию , чтобы заснуть. [54]
У ночных животных более высокая температура тела, большая активность, повышается уровень серотонина и снижается уровень кортизола в течение ночи — противоположность дневным животным. У ночных и дневных животных повышена электрическая активность в супрахиазматическом ядре и соответствующая секреция мелатонина из эпифиза ночью. [55] У ночных млекопитающих, которые, как правило, бодрствуют ночью, уровень мелатонина ночью выше, как и у дневных млекопитающих. [56] И хотя удаление эпифиза у многих животных отменяет ритмы мелатонина, это не останавливает циркадные ритмы полностью — хотя это может изменить их и ослабить их реакцию на световые сигналы. [57] Уровень кортизола у дневных животных обычно повышается в течение ночи, достигает пика в часы пробуждения и снижается в течение дня. [58] [59] У дневных животных сонливость усиливается ночью.
Разные млекопитающие спят по-разному. Некоторые, например, летучие мыши , спят 18–20 часов в день, в то время как другие, включая жирафов , спят всего 3–4 часа в день. Могут быть большие различия даже между близкородственными видами. Также могут быть большие различия между лабораторными и полевыми исследованиями: например, исследователи в 1983 году сообщили, что ленивцы в неволе спали почти 16 часов в день, но в 2008 году, когда были разработаны миниатюрные нейрофизиологические регистраторы, которые можно было прикрепить к диким животным, было обнаружено, что ленивцы в природе спят всего 9,6 часов в день. [60] [61]
Как и у птиц, главное правило для млекопитающих (за некоторыми исключениями, см. ниже) заключается в том, что у них есть две существенно разные стадии сна: быстрый и медленный сон (см. выше). Пищевые привычки млекопитающих связаны с продолжительностью их сна. Ежедневная потребность во сне самая высокая у плотоядных , ниже у всеядных и самая низкая у травоядных . Люди спят меньше, чем многие другие всеядные, но в остальном не необычно много или необычно мало по сравнению с другими млекопитающими. [62]
Многие травоядные, такие как жвачные (например, крупный рогатый скот), проводят большую часть времени бодрствования в состоянии сонливости, [ необходимо дополнительное объяснение ], что, возможно, частично объясняет их относительно низкую потребность во сне. У травоядных животных наблюдается обратная корреляция между массой тела и продолжительностью сна; крупные млекопитающие спят меньше, чем мелкие. Считается, что эта корреляция объясняет около 25% разницы в продолжительности сна между различными млекопитающими. [62] Кроме того, продолжительность определенного цикла сна связана с размером животного; в среднем, у крупных животных циклы сна будут более продолжительными, чем у мелких животных. Продолжительность сна также связана с такими факторами, как основной обмен веществ , масса мозга и относительная масса мозга. [ необходима цитата ] Продолжительность сна среди видов также напрямую связана с BMR. Крысы, у которых BMR высокий, спят до 14 часов в день, тогда как слоны и жирафы, у которых BMR ниже, спят всего 2–4 часа в день. [63]
Было высказано предположение, что виды млекопитающих, которые вкладывают средства в более продолжительное время сна, вкладывают средства в иммунную систему, поскольку виды с более продолжительным временем сна имеют более высокое количество лейкоцитов в крови. [64] Млекопитающие, рожденные с хорошо развитой регуляторной системой, такие как лошадь и жираф, как правило, имеют меньше быстрого сна , чем виды, которые менее развиты при рождении, такие как кошки и крысы. [65] Это, по-видимому, отражает большую потребность в быстром сне у новорожденных, чем у взрослых у большинства видов млекопитающих. Многие млекопитающие спят большую часть каждого 24-часового периода, когда они очень молоды. [66] Жираф спит только 2 часа в день примерно 5–15-минутными сеансами. Коалы являются самыми долгоспящими млекопитающими, около 20–22 часов в день. Однако косатки и некоторые другие дельфины не спят в течение первого месяца жизни. [67] Вместо этого молодые дельфины и киты часто отдыхают, прижимаясь своим телом к матери, пока она плывет. Пока мать плывет, она удерживает свое потомство на плаву, чтобы оно не утонуло. Это позволяет молодым дельфинам и китам отдыхать, что помогает поддерживать их иммунную систему здоровой; в свою очередь, защищая их от болезней. [68] В этот период матери часто жертвуют сном ради защиты своих детенышей от хищников. Однако, в отличие от других млекопитающих, взрослые дельфины и киты могут обходиться без сна в течение месяца. [68] [69]
Причины, приводимые для столь широких различий, включают тот факт, что млекопитающие, «которые дремлют в укрытии, как летучие мыши или грызуны, как правило, имеют более длительный и глубокий сон, чем те, которые находятся в постоянном напряжении». Львы, которые мало боятся хищников, также имеют относительно долгие периоды сна, в то время как слоны должны есть большую часть времени, чтобы поддерживать свои огромные тела. Маленькие коричневые летучие мыши сохраняют свою энергию, за исключением нескольких часов каждую ночь, когда доступна их добыча в виде насекомых, а утконосы питаются высокоэнергетической пищей из ракообразных и, следовательно, им, вероятно, не нужно проводить столько времени бодрствуя, как многим другим млекопитающим. [72]
Исследование, проведенное Даттой, косвенно подтверждает идею о том, что сон приносит пользу памяти. [73] Была построена коробка, в которой одна крыса могла свободно перемещаться из одного конца в другой. Дно коробки было сделано из стальной решетки. В коробке светился свет, сопровождаемый звуком. После пятисекундной задержки применялся электрический шок. После начала удара током крыса могла перейти на другой конец коробки, немедленно прекратив удар. Крыса также могла использовать пятисекундную задержку, чтобы перейти на другой конец коробки и полностью избежать удара током. Длительность удара током никогда не превышала пяти секунд. Это повторялось 30 раз для половины крыс. Другая половина, контрольная группа, была помещена в тот же эксперимент, но крысы подвергались удару током независимо от их реакции. После каждого сеанса обучения крысу помещали в записывающую клетку на шесть часов полиграфических записей. Этот процесс повторялся в течение трех последовательных дней. Во время сеанса записи сна после испытаний крысы проводили на 25,47% больше времени в фазе быстрого сна после обучающих испытаний, чем после контрольных испытаний. [73]
Наблюдение исследования Датта заключается в том, что обучающая группа провела на 180% больше времени в SWS, чем контрольная группа во время сеанса записи сна после испытания. [74] Это исследование показывает, что после пространственной исследовательской активности паттерны клеток места гиппокампа повторно активируются во время SWS после эксперимента. Крысы бегали по линейной дорожке, используя награды на обоих концах. Затем крыс помещали на дорожку на 30 минут, чтобы дать им возможность адаптироваться (PRE), затем они бегали по дорожке с обучением на основе наград в течение 30 минут (RUN), а затем им давали отдохнуть в течение 30 минут.
В течение каждого из этих трех периодов собирались данные ЭЭГ для получения информации о стадиях сна крыс. Средние показатели активности клеток гиппокампа во время SWS до поведения (PRE) и трех десятиминутных интервалов в SWS после поведения (POST) были рассчитаны путем усреднения по 22 сессиям бега по дорожке у семи крыс. Результаты показали, что через десять минут после пробной сессии RUN наблюдалось 12%-ное увеличение средней активности клеток гиппокампа от уровня PRE. Через 20 минут средняя активность быстро возвращалась к уровню PRE. Повышенная активность клеток гиппокампа во время SWS после пространственного исследования могла бы объяснить, почему в исследовании Датты наблюдались повышенные уровни медленноволнового сна, поскольку оно также касалось формы пространственного исследования.
У крыс лишение сна вызывает потерю веса и снижение температуры тела. У крыс, которых держат бодрствующими в течение неопределенного времени, развиваются поражения кожи, гиперфагия , потеря массы тела, гипотермия и, в конечном итоге, смертельный сепсис . [75] Лишение сна также препятствует заживлению ожогов у крыс. [76] По сравнению с контрольной группой , анализы крови лишенных сна крыс показали 20%-ное снижение количества лейкоцитов , что является значительным изменением в иммунной системе. [77]
Исследование 2014 года показало, что лишение мышей сна увеличило рост рака и ослабило способность иммунной системы контролировать рак. Исследователи обнаружили более высокие уровни макрофагов, ассоциированных с опухолью M2 , и молекул TLR4 у мышей, лишенных сна, и предположили, что это является механизмом повышенной восприимчивости мышей к росту рака. Клетки M2 подавляют иммунную систему и стимулируют рост опухоли. Молекулы TRL4 являются сигнальными молекулами при активации иммунной системы. [78]
Поскольку однопроходные (яйцекладущие млекопитающие) считаются одной из эволюционно древнейших групп млекопитающих, они стали предметом особого интереса при изучении сна млекопитающих. Поскольку ранние исследования этих животных не смогли найти четких доказательств существования быстрого сна, изначально предполагалось, что такой сон у однопроходных не существует, а развился после того, как однопроходные отделились от остальной части эволюционной линии млекопитающих и стали отдельной, отличной группой. Однако записи ЭЭГ ствола мозга у однопроходных показывают паттерн активности, который весьма похож на паттерны, наблюдаемые во время быстрого сна у высших млекопитающих. [79] [80] Фактически, наибольшее количество быстрого сна, известное у любого животного, обнаружено у утконоса . [81] Электрическая активация быстрого сна вообще не распространяется на передний мозг у утконоса, что позволяет предположить, что они не видят снов. Говорят, что среднее время сна утконоса в течение 24-часового периода составляет около 14 часов, хотя это может быть связано с их высококалорийной диетой из ракообразных . [72]
Последствиями погружения в глубокий сон для морских млекопитающих могут стать удушье и утопление или становление легкой добычей для хищников. Так, дельфины, киты и ластоногие (тюлени) во время плавания погружаются в однополушарный сон, что позволяет одному полушарию мозга оставаться полностью функциональным, в то время как другое засыпает. Спящее полушарие чередуется, так что оба полушария могут полностью отдохнуть. [68] [82] Так же, как и наземные млекопитающие, ластоногие, которые спят на суше, впадают в глубокий сон, и оба полушария их мозга отключаются и находятся в режиме полного сна. [83] [84] У детенышей водных млекопитающих нет быстрого сна в младенчестве; [85] Быстрый сон увеличивается с возрастом.
Среди прочих, тюлени и киты относятся к водным млекопитающим. Безухие тюлени и ушастые тюлени решили проблему сна в воде двумя разными способами. Ушастые тюлени, как и киты, демонстрируют однополушарный сон. Спящая половина мозга не пробуждается, когда они всплывают на поверхность, чтобы подышать. Когда одна половина мозга тюленя демонстрирует медленноволновой сон, ласты и усы на ее противоположной стороне неподвижны. Находясь в воде, эти тюлени почти не имеют быстрого сна и могут обходиться без него неделю или две. Как только они выходят на сушу, они переключаются на двусторонний быстрый сон и медленный сон, сопоставимые с наземными млекопитающими, удивляя исследователей отсутствием у них «восстановительного сна» после пропуска столь большого количества быстрого сна.
Безухие тюлени спят биполушарно, как и большинство млекопитающих, под водой, вися на поверхности воды или на суше. Они задерживают дыхание во время сна под водой и регулярно просыпаются, чтобы вынырнуть и подышать. Они также могут висеть, держа ноздри над водой, и в таком положении иметь быстрый сон, но под водой у них нет быстрого сна.
Быстрый сон наблюдался у кита-пилота , вида дельфина. [86] Киты, похоже, не имеют быстрого сна, и у них, похоже, нет никаких проблем из-за этого. Одной из причин, по которой быстрый сон может быть затруднен в морских условиях, является тот факт, что быстрый сон вызывает мышечную атонию; то есть функциональный паралич скелетных мышц, который может быть трудно совместить с необходимостью регулярно дышать. [62] [87] Сознательно дышащие китообразные спят, но не могут позволить себе быть без сознания долго, потому что они могут утонуть. Хотя знания о сне у диких китообразных ограничены, было зарегистрировано, что зубатые китообразные в неволе демонстрируют однополушарный медленноволновой сон (USWS), что означает, что они спят одной стороной своего мозга за раз, так что они могут плавать, дышать осознанно и избегать как хищников, так и социальных контактов во время своего периода отдыха. [88]
Исследование 2008 года показало, что кашалоты спят в вертикальных позах прямо под поверхностью в пассивных неглубоких «дрейфовых погружениях», как правило, в течение дня, во время которых киты не реагируют на проходящие суда, если только они не находятся в контакте, что приводит к предположению, что киты, возможно, спят во время таких погружений. [89]
Однополушарный сон относится к сну только одним полушарием мозга . Это явление наблюдалось у птиц и водных млекопитающих , [90] , а также у нескольких видов рептилий (последнее оспаривается: многие рептилии ведут себя таким образом, который можно было бы истолковать как однополушарный сон, но исследования ЭЭГ дали противоречивые результаты). Причины развития однополушарного сна, вероятно, в том, что он позволяет спящему животному получать стимулы — например, угрозы — из окружающей среды, и что он позволяет животному летать или периодически всплывать на поверхность, чтобы дышать, когда оно погружено в воду. Только сон NREM существует однополушарный, и, по-видимому, существует континуум в однополушарном сне относительно различий в полушариях: у животных, демонстрирующих однополушарный сон, условия варьируются от одного полушария, находящегося в глубоком сне , при этом другое полушарие бодрствует, до одного полушария, спящего легко, при этом другое полушарие бодрствует. Если у животного, демонстрирующего однополушарный сон, выборочно лишают сна одно полушарие (одно полушарие может спать свободно, а другое будится всякий раз, когда оно засыпает), то количество глубокого сна выборочно увеличится в полушарии, которое было лишено сна, когда обоим полушариям позволяют спать свободно.
Нейробиологическая основа однополушарного сна до сих пор неясна. В экспериментах на кошках , у которых связь между левой и правой половинами ствола мозга была разорвана, полушария мозга показывают периоды десинхронизированной ЭЭГ, во время которых два полушария могут спать независимо друг от друга. [91] У этих кошек наблюдалось состояние, когда одно полушарие спало NREM, а другое бодрствовало, а также одно полушарие спал NREM, а другое спало REM. Кошки никогда не спали REM-сном с одним полушарием, пока другое полушарие бодрствовало. Это согласуется с тем фактом, что REM-сон, насколько известно в настоящее время, не происходит однополушарно.
Тот факт, что существует однополушарный сон, использовался в качестве аргумента в пользу необходимости сна. [92] Похоже, что ни одно животное не развило в себе способность обходиться без сна вообще.
Животные, впадающие в спячку, находятся в состоянии оцепенения , отличном от сна. Спячка заметно снижает потребность во сне, но не устраняет ее. Некоторые животные, впадающие в спячку, прекращают спячку пару раз в течение зимы, чтобы поспать. [54] Животные, впадающие в спячку, просыпаясь от спячки, часто впадают в восстановительный сон из-за недостатка сна в период спячки. Они определенно хорошо отдохнули и сохраняют энергию во время спячки, но им нужен сон для чего-то другого. [54]
Сновидения у собак изучал Стэнли Корен , почетный профессор психологии в Университете Британской Колумбии в Ванкувере . Исследователи изучали сновидения у собак, манипулируя мостом в стволе мозга . [93] Он является автором книги « Снятся ли собакам сны? Почти все, что ваша собака хочет, чтобы вы знали» (Нортон, 2012). [94]
... похоже, что поиск основной функции сна, особенно на клеточном уровне, остается стоящимзанятием
Интересно, что независимая эволюция схожих состояний сна у птиц и млекопитающих может быть связана с тем фактом, что каждая группа также независимо развила большой мозг, способный выполнять сложные когнитивные процессы.
Лишение сна в течение более 7 дней при использованиисистемы
«диск над водой»
приводит к развитию язвенных поражений кожи, гиперфагии, потере массы тела, гипотермии и в конечном итоге
к сепсису
и смерти у крыс (Эверсон, 1995; Рехтшаффен и др., 1983).