Здатність птахів спати на льоту довели енцефалограмою

Вчені зуміли отримати електроенцефалограми у фрегатів в польоті, підтвердивши, що птахи здатні спати на льоту як обома півкулями мозку, так і кожним поперемінно. При цьому вони обходяться лише ліченими хвилинами сну на добу, - пишуть автори статті, опублікованої журналом. Некоторі птахи здатні залишатися в повітрі цілі дні і тижні. Однак політ вимагає великої концентрації і, як вважається, неможливий в періоди повноцінного сну. Тому багато вчених припускають, що птахи здатні спати поперемінно то однією, то іншою півкулею. Ця думка підтримується роботою Нільса Раттенборга (Niels Rattenborg) і його колег, які показали, що качки, які опинилися по кордонах групи, що збилася на ночівлю, занурюються в сон лише однією півкулею, залишаючи напіввідкритим протилежне око, яке стежить за тим, що відбувається зовні. З іншого боку, кілька років тому Раттенборг, а також працюючий у Швейцарській вищій технічній школі (ЕТН) Цюріха нейробіолог Олексій Висоцький (Alexei Vyssotski) та їхні колеги виявили, що самці куликів-дихачів, доглядаючи за самками протягом тритижневого періоду спарювання, зберігають повноцінну активність, невзираючи на повна. Ці результати вказують на високу адаптованість деяких птахів до тривалої депривації сну, що може використовуватися і в довгих перельотах. Так чи інакше, але достовірних нейрофізіологічних спостережень за сном безпосередньо під час польоту досі не проводилося, і нова робота Раттенборга, Висоцького та їх співавторів з Європи, США і ПАР стала першою.

Вчені розробили мініатюрні прилади для проведення електроенцефалографії (ЕЕГ) у великих фрегатів () - великих морських птахів, здатних тижнями і навіть місяцями літати над океаном у пошуках їжі. Прилади були хірургічно імплантовані на тверді оболонки мозку 15-ти самок фрегатів, що гніздяться в еквадорському національному парку Галапагос. Півміліметрові, вкриті золотом датчики по тонких проводах передавали дані на накопичувач, який закріплювався на шкірі птиці. Тут же розташовувалися акселерометри, датчики GPS і джерело живлення - загальна вага всіх інструментів склала всього 55 г, менше 5 відсотків від маси самих птахів.

Після необхідного періоду відновлення фрегати відправлялися в океан на полювання, іноді покриваючи до 3000 км за 10 днів безперервного польоту. Після прильоту на Галапагоси 14 з 15 самок вдалося зловити і зняти з них прилади, дозволивши потім відновитися і повернутися на волю. Аналіз зібраних даних показав, що птахи залишалися в пильному стані протягом усього світлового дня і більшу частину ночі. Однак час від часу ночами на ЕЕГ фіксувався короткочасний перехід мозку до активності, характерної для повільного сну (Slow Wave Sleep, SWS) птахів. Такий сон тривав всього кілька хвилин і міг охоплювати як обидві півкулі, так і лише одну з них. Цікаво, що, судячи зі свідчень акселерометрів, «одностатевий» сон супроводжувався повільним і розслабленим паруванням фрегатів у висхідних потоках повітря. Піднімаючись в них по спіралі, птахи - як качки в згаданій вище роботі - зберігали пильнування смотрящим назовні оком і відповідною півкулею мозку. Крім того, весь той час, поки на ЕЕГ фіксувався повноцінний «двополушарний» сон, фрегати зберігали абсолютно нормальний контроль над польотом. Він не втрачався навіть у фазу сну зі швидкими рухами очей (Rapid Eye Movement, REM): датчики відзначили розслаблення м'язів шиї, так що птахи кілька секунд «клювали головою» в польоті, при цьому продовжуючи рух. Разом з тим, REM-сон тривав ще менше, ніж фази SWS. Вони наступали короткими - в кілька хвилин - періодами, так що за час своїх подорожей фрегати проводили уві сні в середньому лише близько 42 хвилин за добу. Коли фрегати знаходяться на землі, вони сплять в середньому по сім годин. Таким чином, тривалість сну в польоті становить лише 7 відсотків звичайного. Механізми, які забезпечують їм здатність зберігати нормальний стан організму в умовах такої вираженої депривації сну, поки невідомі. Однак саме вони особливо цікавлять вчених: як зауважують Раттенборг зі співавторами, ця адаптованість до депривації може дати ключ до розумію як природи сну, так і наслідків його відсутності.