Източник на изображението, с любезното съдействие Niels Rattenborg
На фрегатите Галапагос бяха поставени две устройства, едното за измерване на мозъчните вълни, а другото за определяне на местоположението на GPS. Тези птици изминават големи разстояния в търсене на храна.
Много птици летят стотици kилимetros без да докосва земя. Големият въпрос е дали го правят без да спят или спят в средата на полета.
Въпросът породи спекулации в продължение на десетилетия и накрая отговорът на немски учен и негови колеги в разследване, проведено на Галапагоските острови.
Нилс Ратенборг от Института по орнитология Макс Планк в Бавария, Германия, ръководи екипа, който за пръв път демонстрира това птиците наистина спят, когато летят, и че го правят за много кратки периоди.
Понякога спят с едно полукълбо на мозъка будно, а друг път и с двете заспали, като все още успяват да поддържат аеродинамичен контрол.
Себастиан Круз, биолог, специализиран в морските птици, е съавтор на изследването. Еквадорският учен беше решаващ при избора на вида, в който бяха поставени електронни устройства за записване на мозъчни вълни, фрегатите на Галапагос.
Изследванията не само разкриват изненадващи механизми за адаптация при тези птици. Това също може да помогне да се разбере въздействието на липсата на сън върху хората.
Защо фрегати?
Фрегатите (фрегата минор) „Те се хранят изключително в морето и правят пътувания с продължителност няколко дни, без да спират и винаги да летят“, обясни Себастиан Круз пред BBC Mundo.
Източник на изображението, с любезното съдействие Niels Rattenborg
Нилс Ратенборг, вдясно, от Института по орнитология на Макс Планк в Германия, е изследвал съня при хора повече от 10 години, преди да се обърне към птиците.
Най-важната причина да бъдат избрани за проучване на съня е „за разлика от другите морски птици, фрегатите не са в състояние да почиват на морската повърхност, тъй като перата им не са достатъчно водоустойчиви, за да избегнат абсорбирането на вода ".
Изследването е проведено с женски фрегати с млади пилета, защото „те винаги се връщат в гнездото си, след като търсят храна и това ги прави предсказуеми и лесни за улавяне“.
И те също са големи птици, които лесно могат да издържат тежестта на устройствата, които са били поставени върху тях за събиране на данни, миниатюрен четец на мозъчни вълни, който записва електроенцефалограма или ЕЕГ и GPS локатор.
„Общото тегло на устройствата не надвишава 5% от общата маса на птицата“.
Възползвайки се от чернови
Фрегатите изминават големи разстояния в търсене на храна, защото тя е оскъдна и се разпределя произволно в морето, обясни Крус.
„Те знаят, че между Галапагос и Южна Америка е районът с най-добро производство, но в малък мащаб тези възможности за храна са случайни“.
Източник на изображението, с любезното съдействие Niels Rattenborg
За да поставим ЕЕГ сензора върху главата, трябваше да извършим малка операция под упойка. Птиците бързо възобновиха нормалното си поведение с пилетата “, каза Ратенборг.
Следователно най-добрата стратегия е да се обхване възможно най-голяма площ, летящ в голям кръг, изразходвайки възможно най-малко енергия, обясни специалистът по морски птици.
„И те правят това по два начина, първо морфологията им и изключително големите крила върху малко тяло им позволяват възползвайте се от чернови колкото и да са слаби ".
"Второ, те използват бавна, но ефективна стратегия за полет. Това, което правят, е да наберат височина, стотици метри с възходящи въздушни течения и след това се движат в желаната от тях посока, плъзгат се и набират разстояние, но губят височина.".
Те карат половината или целият мозък да спят
Устройствата показаха, че фрегатите примиряват различни видове сън, когато летят.
„Като хората, птиците имат два вида сън"Нилс Ратенборг обясни пред BBC World.
Източник на изображението, с любезното съдействие Niels Rattenborg
Четецът на мозъчните вълни записва различни видове сън, включително съня с едно полукълбо и с двете.
„Извиква се един бавен вълнен сън, бавен вълнен сън или SWS, защото мозъкът генерира тези видове вълни, които могат да бъдат открити в ЕЕГ ".
Този вид мечта може да се появи и в двете мозъчни полукълба или само в едното. Когато се появява само в едно, се нарича едносферен сън, при който окото срещу будното полукълбо остава отворено.
В предишно проучване Ратенсборг вече беше показал как патиците, които са в най-външната част на група, изложени на най-много опасности, спят с едно отворено око. Вместо това тези в средата на групата, където са най-безопасни, спят едновременно с двете полукълба.
Другият вид сън, който може да се види при птиците, е бързо движение на очите сън, бързо движение на окото или REM, по-къси и по-бързи вълни.
"В случая на хора, по време на REM мускулите стават парализирани, а при птиците наблюдаваме загуба на мускулен тонус".
По-малко от пет секунди
"Мнозина вярваха, че птиците спят само полусферично", отбеляза Ратенборг.
Но записите на мозъчните вълни показаха това фрегатите също могат да спят едновременно с двете полукълба.
Източник на изображение Учтивост Niels Rattenborg
Траекторията на птиците беше маркирана с GPS. Всеки цвят представлява различна фрегата.
"Не знаем как точно го правят. Може би те използват механизъм, подобен на този, който им позволява да спят, когато стоят неподвижни. В случая на фрегати това означава, че успяват да спят, когато държат крилата си в позиция за планиране ", обясни германският учен.
За Ратенборг обаче най-изненадващото откритие беше, че птиците също спят в REM сън, докато летят.
„Въпреки че главата беше спусната по подобен начин, когато спят на земята, полетът не беше засегнат. Епизодите на REM сън продължават само средно пет секунди".
42 минути сън на ден
Събирането на всички видове сънища, записани, фрегатите те спаха средно по 42 минути на ден.
"Това беше неочаквано. Ако успеят да постигнат толкова много видове сън, когато летят, защо спят толкова малко?", Каза Ратенборг пред BBC Mundo.
„В този момент наистина нямаме солидни идеи, които да обяснят как е възможно че фрегатите са се приспособили да оперират толкова малко сън, докато други видове, от пчели до хора, страдат драстично от липсата на сън ".
Източник на изображението, с любезното съдействие Niels Rattenborg
Как фрегатите успяват да функционират спящи само 42 минути на ден? Остава загадка.
„Ако можем да обясним какъв е еволюционният механизъм на фрегатите, който им позволява да функционират с толкова малко почивка, това може да помогне да се разбере въздействието на липсата на сън при хората“.
Неотдавнашно проучване показва, според Ратенборг, как изследванията, които очевидно нямат значение в случая с хората, могат да ни помогнат да разберем мозъка си.
„Въз основа на нашето изследване на еднополусферен сън при патици, Масако Тамаки и колегите му (от университета Браун в САЩ) публикуваха статия тази година, обясняваща защо, когато хората са в нова среда, лявото полукълбо спи по-плитко и отзивчиво на звуци от дясното полукълбо, само през първата нощ ".
"Това предполага, че подобно на патиците, хората имат способността частично да събуждат поне половината от мозъка си в отговор на потенциално рискови обстоятелства.".
Пернати динозаври
Ратенборг сега се надява да проучи дали резултатите от фрегатата се отнасят за други видове птици. И разберете какви механизми за адаптация позволяват на фрегатите да функционират с толкова малко сън.
Източник на изображението, с любезното съдействие Niels Rattenborg
Ратенборг в тунела за изследване на полета на птици в Института Макс Планк в Германия. Rattenborg, за да проучи дали резултатите от фрегатите се отнасят за други птици.
Те са само две от многото загадки за мозъка на птиците, които са потомци на динозаври.
"Мозъкът на птиците има пластичност. Те имат страхотна способност да изпълняват сложни задачи, например, враните могат да правят инструменти, за да достигнат до храна “, каза Ратенборг пред BBC Mundo.
„Неотдавнашно проучване разкри това плътността на невроните в мозъка на птиците е по-висока, отколкото в мозъка на бозайниците. Може би това е в основата на сложното му познание ".
Когато немският учен гледа птица, какво вижда?
„Виждам умни, пернати динозаври със сложни мозъци, които спят като бозайници, включително и аз“.