Как хорошо утром проснуться, сделать зарядку, почистить зубы и пойти в школу. Если нас при этом вдруг поймают учёные и наденут на нас специальную шапочку, то они обязательно зарегистрируют электрическую активность нашего мозга. Клетки, из которых состоит наш мозг, всё время порождают электрические сигналы - колебания. Днём эти колебания будут маленькими и частыми - тем чаще, чем веселее и деятельнее мы себя ведём. Но совсем другую картину увидит учёный, если тихо подкрадётся к нам ночью. На картине активности мозга появятся очень большие, но редкие колебания. Это так называемая фаза глубокого сна: время, когда мы неподвижны, тело наше расслаблено, а глаза закрыты. Поймав достаточное количество мальчиков и девочек, а также дяденек и тётенек, учёные поняли, что спят так или иначе все люди.
Но на этом учёные не успокоились. Они стали ловить кошек, собак, поросят, ёжиков, петухов и измерять электрическую активность мозга у них. Оказалось, что мозг холоднокровных животных - ящериц, лягушек, саламандр - не умеет спать настоящим глубоким сном. Зато этот сон есть у всех теплокровных - у птиц, млекопитающих и у нас с вами. Учёные предполагают, что во время такого сна мозг отключается от внешнего мира и «усваивает» информацию, которую получил за день. А организм во время сна восстанавливает утраченные силы, чтобы утром мы смогли проснуться и с радостью встретить новый день.
Но и этого учёным было мало. Ведь кроме обыкновенных наземных млекопитающих, таких как кошки и собаки, бывают ещё совершенно диковинные морские млекопитающие. Это дельфины, киты, морские львы, ламантины, морские котики, ушастые тюлени. Внешне многие из них очень похожи на рыб. Но они совсем не рыбы. Они теплокровные, более того - млекопитающие.
Однако нацепить на кита шапочку с электродами, а тем более уговорить его некоторое время её поносить - это трудная задача. Ведь киты - не самые сговорчивые товарищи. Учёные со всего мира буквально гонялись за ними, потому что мечтали узнать: а как же они спят?
Это удалось отечественным исследователям во главе с доктором О. И. Ляминым. Они круглосуточно записывали электрическую активность мозга китов и дельфинов и пришли к неожиданному открытию. В одно и то же время одно полушарие у китов «спит», другое работает. Потом полушария меняются: активное засыпает, а спящее - просыпается. Это открытие профессор Лямин и его коллеги назвали «однополушарный сон». Таким образом, морские млекопитающие могут всё время двигаться.
Но зачем он нужен, этот хитрый однополушарный сон? Дело в том, что дельфинам надо дышать точно так же, как и нам. У них нет жабр, как у рыб. Им приходится каждые несколько минут всплывать к поверхности, чтобы вдохнуть. Конечно, можно было бы дремать у поверхности воды часик-другой. Крупные киты так и делают. А вот мелким китообразным зависать опасно, ведь в воде всё видно, их могут найти и съесть. Тут-то и выручает дельфинов однополушарный сон. Пока одна половина мозга спит - вторая напряженно работает. А потом они меняются. Вот каким хитрым образом морские млекопитающие всё время дышат и плавают и никогда не устают.
Художник Артём Костюкевич
Этот вопрос возник не случайно. Дело в том, что все высшие животные (включая птиц, млекопитающих и человека) не только обязательно спят определенную часть суток, но в какой-то момент, когда наступает наиболее глубокий сон, полностью расслабляются и теряют подвижность.
Дельфины так спать не могут: ведь они живут в море, но дышат воздухом, и если глубоко уснут, то потеряют над собой контроль и утонут, потому что не смогут подняться на поверхность, чтобы набрать воздуха для очередного вдоха.
Ученые давно заметили, что дельфины никогда не замирают в полной неподвижности, они всегда как бы немного двигаются и время от времени поднимаются на поверхность для дыхания. Так спят ли вообще дельфины? И если да, а в этом сомнений не было, то как?
Было решено провести изучение биоэлектрической активности их мозга, по которой можно вполне определенно сказать, когда дельфины спят, а когда бодрствуют.
До сих пор считалось само собой разумеющимся, что когда сон сменяется бодрствованием и наоборот, то это влечет за собой изменения во всем мозге, и в правом, и в левом его полушариях, которые отвечают за работу двух половин тела. Именно так обстоит дело и у человека, и у всех животных, сон которых изучался раньше. Но у дельфинов все оказалось иначе.
Два полушария мозга дельфина спят не одновременно, а по очереди: пока одно спит, другое бодрствует. Через некоторое время они меняются ролями: то полушарие, которое было активно, засыпает, а «выспавшееся» бодрствует. «Дежурное» полушарие, таким образом, обеспечивает управление телом дельфина, следит за тем, чтобы он вовремя поднимался на поверхность вдохнуть воздух и не захлебнулся. Так он спит. Ну, а когда просыпается, то к работе подключаются оба полушария.
Для человека и других наземных млекопитающих сон включает в себя частичную или полную «потерю» сознания, бездействие произвольных мышц (то есть тех, которые сознательно контролируются) и инактивацию чувств, таких как зрение и обоняние. Но у дельфинов и других китообразных сон устроен иначе, выяснили ученые.
Когда приходит время отдыха, дельфин отключает только одно полушарие мозга и закрывает при этом противоположный глаз (левый глаз будет закрыт, когда правая половина мозга спит, и наоборот). А другая половина мозга в это время следит, что происходит в окружающей среде, и контролирует дыхательные функции. Иногда дельфины остаются на поверхности воды во время сна, иногда они могут медленно плыть. В неволе ученые также наблюдали, как дельфины спят на дне бассейна (периодически они поднимаются на поверхность за воздухом). Есть три основные причины, почему дельфины развили такой тип сна. Во-первых, дельфины утонули бы, если бы они не сохранили часть мозга активной, так как дыхание они всегда контролируют сознательно. Во-вторых, такой сон позволяет животным следить за возможными опасностями, в то время как они отдыхают. И наконец, этот тип сна позволяет дельфинам поддерживать определенные физиологические процессы, такие как мышечные движения, чтобы сохранять температуру тела в холодном океане.
Теория, что дельфины никогда не спят, опровергнута, они засыпают, но не совсем так, как другие живые существа. Долгое время ученые говорили о круглосуточном бодрствовании, мотивируя тем, что дельфины относятся к высшим животным, а не к рыбам или амфибиям. А это означает необходимость раз за разом выныривать на поверхность, чтобы сделать вдох. В таких условиях сон кажется крайне маловероятным.
Ученые провели множество исследований поведения дельфинов как в неволе, так и привычной среде обитания. Вот их результат:
- животному необходимо делать вздох каждые пятнадцать минут ;
- кожные покровы китообразных нуждаются в постоянном увлажнении, поэтому долго находиться на поверхности они не могут;
- мелкая моторика, вроде движений плавников и сокращения мышц, не прекращается никогда, в отличие от других млекопитающих;
- во время периодов снижения активности, которое можно было охарактеризовать как сон, дельфины не переставали всплывать на поверхность для дыхания или же, наоборот, нырять в глубину для увлажнения кожи;
- мозговая активность никогда не снижалась до уровня других животных и людей в спящем состоянии.
Особенности строения мозга
Однако изыскания в области сомнологии (наука о сне) показали, что механизмы и фазы сна одинаковы у всех высших животных. А в его отсутствии на протяжении более чем двенадцати дней у живого существа развиваются психические и поведенческие нарушения, а затем оно погибает.
Это заставило еще раз пересмотреть теорию об отсутствии сна у дельфинов и провести более глубокие исследования. Полученные данные были просто поразительными:
- Дельфины все-таки спят.
- У них наблюдается несколько иное строение мозга, позволяющее полушариям функционировать отдельно друг от друга.
- Во время сна у всех китообразных правое и левое полушария спят попеременно, в то время как бодрствующее принимает на себя функции по управлению организмом.
- У дельфинов есть способность ощущать магнитные потоки, что позволяет им не прекращать движение в определенном направлении в состоянии сна.
Как спит дельфин
Получается, что дельфины уходят в сон отдельно каждым полушарием головного мозга , при этом соответствующий спящему полушарию глаз закрыт, а не спящему – открыт. На время отдыха умные животные уходят с глубин опасного океана, где им угрожают аулы, на отмель.
Однако спать даже с одним открытым глазом могут только взрослые дельфины, в первый месяц жизни дельфинята действительно не засыпают. В этот же период вынуждены вести более активный образ жизни и самки, ухаживающие за новорожденными. Ученые полагают, что эта особенность обусловлена особым гормональным фоном.
Во время исследований сна также было выявлено, что китообразные способны видеть сны . Такой вывод ученые сделали, наблюдая за реакцией. Спящие животные издавали звуки, тревожились и проявляли другие эмоции, характерные для активности мозга.
Еще интересные факты
А еще, исследуя аномалии сна дельфинов, ученые параллельно сделали несколько интересных открытий. Оказывается, у каждого члена группы есть имя, которое он выбирает себе сам. Поэтому они могут идентифицировать друг друга и звать конкретную особь.
Также последние наблюдения подтверждают наличие развитой социальной структуры внутри отдельной стаи и способность к сопереживанию. Эти факты способствовали признанию дельфинов личностями в ряде одних стран и полном запрете на дельфинарии и любые использования китообразных для развлечений в других.
