Resumen: Los pulpos, a pesar de tener estructuras cerebrales completamente diferentes, muestran ciclos de sueño similares a los humanos.

La investigación revela que los pulpos entran en una fase de sueño activo similar al sueño REM de los humanos, lo que sugiere la existencia de esta fase de sueño en la cognición compleja entre especies. Los científicos también descubrieron que el sueño interrumpido hace que los pulpos regresen a esta fase activa con más frecuencia, lo que destaca su necesidad.

Finalmente, los cambios en los patrones de la piel de los pulpos durante esta fase de sueño activo sugieren que pueden estar «soñando» a su manera.

Reflejos:

1. Los pulpos muestran una fase de sueño activa que se asemeja al sueño REM en los mamíferos, lo que sugiere que esta fase de sueño evolucionó de forma independiente en criaturas con cognición compleja.
2. La interrupción del sueño hace que los pulpos entren en esta fase de sueño activo con más frecuencia, lo que subraya su importancia.
3. Durante esta fase de sueño activo, la evolución de la piel de los pulpos implica que podrían «soñar» o repetir sus experiencias de vigilia.

Fuente: OIST

Cuando los pulpos duermen, sus tranquilos períodos de sueño se ven interrumpidos por breves estallidos de actividad frenética. Sus brazos y ojos tiemblan, su ritmo respiratorio se acelera y su piel brilla con colores brillantes.

Ahora, investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST), en colaboración con la Universidad de Washington, han observado de cerca la actividad cerebral y el patrón de la piel en los pulpos (pulpo lacado) durante este período activo de sueño y descubrió que se parecían mucho a la actividad neuronal y el comportamiento del patrón de la piel observado en el estado de vigilia. La actividad similar a la excitación también ocurre durante el sueño REM en los mamíferos, la fase en la que ocurren la mayoría de los sueños.

El estudio, publicado el 28 de junio en Naturalezadestaca las notables similitudes entre el comportamiento de sueño de los pulpos y los humanos y proporciona información fascinante sobre el origen y la función del sueño.

«Todos los animales parecen mostrar algún tipo de sueño, incluso los animales simples como las medusas y las moscas de la fruta. Pero durante mucho tiempo, solo se sabía que los vertebrados alternaban entre dos etapas diferentes de sueño», dijo el autor principal, el profesor Sam Reiter, quien dirige la Unidad de Neuroetología Computacional del OIST.

«El hecho de que el sueño en dos etapas evolucionó de forma independiente en criaturas distantes, como los pulpos, que tienen estructuras cerebrales grandes pero completamente diferentes a las de los vertebrados, sugiere que poseer una etapa activa, similar a la de la vigilia, puede ser una característica general del complejo. cognición.» dijo la autora, la Dra. Leenoy Meshulam, física estadística de la Universidad de Washington, quien ayudó a diseñar la investigación durante su estadía de tres meses en OIST como invitada del Programa de Visitantes de Ciencias Teóricas.

Para empezar, los científicos comprobaron si los pulpos estaban realmente dormidos durante este período activo. Probaron cómo respondían los pulpos a un estímulo físico y descubrieron que cuando estaban en la fase de sueño tranquilo y activo, los pulpos necesitaban una estimulación más fuerte antes de reaccionar, en comparación con cuando estaban despiertos.

El equipo también descubrió que si impedían que los pulpos durmieran o los molestaban durante la fase activa del sueño, los pulpos luego entraban en el sueño activo antes y con mayor frecuencia.

«Este comportamiento compensatorio define la fase activa como una fase esencial del sueño necesaria para el correcto funcionamiento de los pulpos», dijo Aditi Pophale, coautora del estudio y estudiante de doctorado en OIST.

Los investigadores también observaron la actividad cerebral de los pulpos cuando están despiertos y dormidos. Durante el sueño tranquilo, los científicos han observado ondas cerebrales características que se asemejan mucho a ciertas formas de onda vistas durante el sueño no REM en cerebros de mamíferos, llamadas husos de sueño.

Aunque la función exacta de estas formas de onda no está clara, incluso en humanos, los científicos creen que ayudan a consolidar los recuerdos. Usando un microscopio de última generación construido por el coautor Dr. Tomoyuki Mano, los investigadores determinaron que estas ondas del huso del sueño ocurren en regiones del cerebro del pulpo asociadas con el aprendizaje y la memoria, lo que sugiere que estas ondas potencialmente realizan una función similar. función. a humanos.

Aproximadamente una vez por hora, los pulpos entraron en una fase de sueño activo durante aproximadamente un minuto. Durante esta etapa, la actividad cerebral de los pulpos se parecía mucho a su actividad cerebral cuando estaban despiertos, al igual que el sueño REM en los humanos.

El grupo de investigación también capturó y analizó los patrones cambiantes de la piel de los pulpos cuando están despiertos y dormidos en resolución ultra alta de 8K.

«Al filmar a una resolución tan alta, podemos ver cómo se comporta cada célula pigmentada individual para crear un patrón de piel general», dijo el Dr. Meshulam. «Podría ayudarnos a crear modelos simples de patrones de piel para comprender los principios generales del comportamiento de vigilia y sueño».

Cuando están despiertos, los pulpos controlan miles de diminutas células pigmentadas en su piel, creando una amplia gama de diferentes patrones de piel. Usan estos patrones para camuflarse en diferentes entornos y en exhibiciones sociales o de amenazas, como advertir a los depredadores y comunicarse entre ellos. Durante el sueño activo, los científicos han informado que los pulpos se arrastran a través de estos mismos patrones de piel.

Las similitudes entre el sueño activo y los estados de vigilia podrían explicarse por una variedad de razones, dijeron los científicos. Una teoría es que los pulpos pueden practicar sus patrones de piel para mejorar su comportamiento de camuflaje al despertar, o simplemente mantener las células pigmentarias.

Otra idea intrigante es que los pulpos podrían revivir y aprender de sus experiencias de vigilia, como cazar o esconderse de un depredador, y reactivar el patrón de piel asociado con cada experiencia. En otras palabras, podrían hacer algo similar a un sueño.

“En este sentido, mientras que los humanos solo pueden informar verbalmente el tipo de sueños que han tenido una vez despiertos, el patrón de la piel de los pulpos actúa como una lectura visual de su actividad cerebral durante el sueño”, dijo el profesor Reiter.

Agregó: “Actualmente no sabemos cuál de estas explicaciones, si alguna, podría ser correcta. Estamos muy interesados ​​en investigar más.

Sobre esta noticia de investigación en neurociencia

Autor: tomomi okubo
Fuente: OIST
Contactar: Tomomi Okubo – OIST
Imagen: La imagen está acreditada a Neuroscience News.

Investigacion original: Acceso libre.
«Patrones de piel similares al despertar y actividad neuronal durante el sueño del pulpo” por Sam Reiter et al. Naturaleza

Abstracto

Patrones de piel similares al despertar y actividad neuronal durante el sueño del pulpo

Durante el sueño, muchos grupos de vertebrados alternan entre al menos dos etapas del sueño: movimiento ocular rápido y sueño de ondas lentas, que se caracterizan en parte por una actividad cerebral similar a la de la vigilia y sincrónica, respectivamente.

Aquí, describimos los correlatos neuronales y de comportamiento de dos etapas del sueño en pulpos, invertebrados marinos que divergieron evolutivamente de los vertebrados hace unos 550 millones de años y desarrollaron cerebros grandes y sofisticación de comportamiento de forma independiente. El sueño «tranquilo» en los pulpos se interrumpe rítmicamente por episodios de unos 60 segundos de movimientos corporales pronunciados y cambios rápidos en la estructura y textura de la piel.

Mostramos que estos episodios están regulados homeostáticamente, son rápidamente reversibles y van acompañados de un aumento del umbral de vigilia, lo que representa una etapa de sueño «activa» distinta.

El análisis computacional del patrón activo de la piel durante el sueño revela diversas dinámicas en un conjunto de patrones conservados en los pulpos y muy parecidos a los observados durante la vigilia.

Los registros electrofisiológicos de alta densidad del cerebro central revelan que la actividad del potencial de campo local (LFP) durante el sueño activo se asemeja a la de la vigilia. La actividad de LFP difiere entre las regiones del cerebro, con la actividad más fuerte durante el sueño activo observada en los lóbulos frontal superior y vertical, regiones conectadas anatómicamente asociadas con la función de aprendizaje y memoria.

Durante el sueño tranquilo, estas regiones son relativamente tranquilas pero generan oscilaciones LFP que se asemejan a los husos del sueño de los mamíferos en frecuencia y duración.

El rango de similitudes con los vertebrados indica que los aspectos del sueño de dos etapas en los pulpos pueden representar características convergentes de cognición compleja.