چرا خواب برای مغز نیاز است؟

به گزارش مجله خبری نگار/بهار،هر جانوری که مغز دارد به خواب نیاز دارد و حتی بعضی از جانوران بی‌مغز هم می‌خوابند. انسان‌ها می‌خوابند، پرندگان می‌خوابند، نهنگ‌ها می‌خوابند و حتی عروس‌های دریایی هم می‌خوابند.

پل-آنتوان لیبورل، پژوهشگر در مرکز علوم اعصاب لیون در فرانسه، می‌گوید: خواب پدیده‌ای جهانی است «هرچند در واقع بسیار پرخطر است».

وقتی جانوران چرت می‌زنند، در برابر شکارچیان زیرک بیشترین آسیب‌پذیری را دارند. با وجود این خطرها، نیاز به خواب آن‌قدر قوی است که هیچ موجودی نمی‌تواند کلا از آن صرف‌نظر کند، حتی وقتی بسیار نامناسب است. جانورانی که در شرایط و محیط‌های بسیار سخت زندگی می‌کنند، راه‌های افراطی برای خوابیدن تکامل داده‌اند؛ از دزدیدن چند ثانیه خواب در جریان مراقبت شبانه‌روزی، تا چرت‌زدن روی بال در مهاجرت‌های طولانی و حتی چرت‌زدن هنگام شنا.

برای مدت طولانی، دانشمندان فقط می‌توانستند حدس بزنند حیوانات چه وقت می‌خوابند؛ با مشاهده زمانی که بی‌حرکت می‌ماندند و چشم‌هایشان را می‌بستند. اما در سال‌های اخیر، ردیاب‌های کوچک و کلاه‌خود‌هایی که امواج مغزی را اندازه‌گیری می‌کنند (نسخه‌های کوچک‌شده تجهیزات آزمایشگاه‌های خواب انسان) به پژوهشگران امکان داده‌اند برای نخستین‌بار شیوه‌های متنوع و گاه تماشاییِ خوابیدنِ جانوران وحشی را ببینند. نیلز راتنبورگ، متخصص پژوهش خواب جانوران در موسسه ماکس پلانک برای هوش زیستی در آلمان، می‌گوید: «در می‌یابیم که خواب در پاسخ به نیاز‌های بوم‌شناختی واقعا انعطاف‌پذیر است». می‌توان آن را دانش نوظهور «خواب افراطی» نامید.

نمونه‌اش پنگوئن‌های پنگوئن‌ها در جنوبگان که لیبورل آنها را مطالعه می‌کند. این پنگوئن‌ها جفتی مادام‌العمر دارند و وظایف والدگری را تقسیم می‌کنند؛ یکی کنار تخم یا جوجه کوچکِ خاکستریِ پشمالو می‌ماند تا گرم و ایمن باشد و دیگری برای گرفتن غذا برای خانواده به دریا می‌رود. سپس نقش‌ها را عوض می‌کنند و این کارِ بی‌وقفه را هفته‌ها ادامه می‌دهند.

والدین پنگوئن با یک چالش مشترک روبه‌رو هستند: اینکه در حالی که چشم از نوزادشان برنمی‌دارند، خوابِ کافی داشته باشند. آنها با گرفتن هزاران چرتِ کوتاه در روز دوام می‌آورند؛ هرکدام به‌طور متوسط فقط چهار ثانیه طول می‌کشد. این «ریزخواب»‌های کوتاه، به گفته وون یونگ لی، زیست‌شناسِ موسسه پژوهش قطبِ کره، ظاهرا آن‌قدر کافی هستند که والدین پنگوئن بتوانند در میان کلونی‌های شلوغ و پرسر‌و‌صدا، هفته‌ها از جوجه‌ها مراقبت کنند.

وقتی همسایه‌ای دست‌وپاچلفتی از کنارشان رد می‌شود یا پرندگان دریایی شکارچی نزدیک‌اند، والد پنگوئن پلک می‌زند و خیلی زود دوباره چرت می‌زند؛ چانه‌اش مثل راننده خواب‌آلود روی سینه می‌افتد.

این چرت‌ها جمع می‌شوند. هر پنگوئن در مجموع روزی ۱۱ ساعت می‌خوابد؛ آن‌طور که دانشمندان با اندازه‌گیری فعالیت مغزیِ ۱۴ پنگوئن بالغ طی ۱۱ روز در جزیره کینگ جورجِ جنوبگان دریافتند.

برای اینکه عمدتا هوشیار بمانند و در عین حال مقدارِ کافی چرت بزنند، پنگوئن‌ها توانایی تحسین‌برانگیزی را تکامل داده‌اند تا با خوابی به‌شدت تکه‌تکه کار کنند؛ دست‌کم در فصل زادآوری.

پژوهشگران اکنون می‌توانند ببینند چه زمانی یکی از نیمکره‌های مغز یا هر دو همزمان در خواب‌اند. شاعران، دریانوردان و پرنده‌نگر‌ها مدت‌هاست می‌پرسند آیا پرندگانی که ماه‌ها بی‌وقفه پرواز می‌کنند واقعا روی بال چرت می‌زنند یا نه. در برخی موارد پاسخ مثبت است؛ همان‌طور که دانشمندان وقتی دستگاه‌های اندازه‌گیری امواج مغزی را به سرِ پرندگان دریاییِ بزرگی که در جزایر گالاپاگوس لانه می‌سازند و «فریگیت‌برد بزرگ» نام دارند، وصل کردند، دریافتند.

هنگام پرواز، فریگیت‌برد‌ها می‌توانند هر بار با نیمی از مغز بخوابند. نیمه دیگر نیمه‌هوشیار می‌ماند تا یک چشم همچنان موانعِ مسیر پرواز را زیر نظر داشته باشد.

همین باعث می‌شود پرندگان هفته‌ها بی‌وقفه اوج بگیرند بی‌آنکه به خشکی یا آب دست بزنند؛ کاری که به پر‌های لطیف و غیرآب‌گریزِ آنها آسیب می‌زند.

فریگیت‌برد‌ها با نیمی از مغز نمی‌توانند مانور‌های پیچیده انجام دهند؛ مانند بال‌زدن، خوراک‌جویی یا شیرجه. وقتی برای شکار شیرجه می‌روند باید کاملا بیدار باشند. اما در پرواز، تکامل یافته‌اند که هنگام سر خوردن و چرخیدن رو به بالا بر ستون‌های عظیمِ هوایِ گرمِ صعودی که آنها را با حداقل تلاش معلق نگه می‌دارد، بخوابند.

راتنبورگ می‌گوید: وقتی به آشیانه روی درخت‌ها یا بوته‌ها برمی‌گردند، فریگیت‌برد‌ها الگوی چرت‌زدنشان را عوض می‌کنند؛ احتمال بیشتری دارد که یک‌باره با کلِ مغز و در دوره‌های طولانی‌تر بخوابند. این نشان می‌دهد خوابِ در پرواز یک سازگاریِ ویژه برای پرواز‌های طولانی است. چند جانور دیگر هم ترفند‌های مشابهی برای خواب دارند. دلفین‌ها هنگام شنا هر بار با نیمی از مغز می‌خوابند. به‌گفته دانشمندان، برخی پرندگان دیگر از جمله بادخورک‌ها و آلباتروس‌ها نیز در حال پرواز می‌خوابند.

پژوهشگران دیگر دریافته‌اند فریگیت‌برد‌ها می‌توانند پیش از لمسِ زمین، روزانه ۴۱۰ کیلومتر و بیش از ۴۰ روز پرواز کنند؛ قابلیتی که بدون امکان خوابیدن روی بال ممکن نبود.

در خشکی، زندگی برای یک فکِ پیلیِ شمالیِ ۲۲۰۰ کیلوگرمی آسان است. اما در دریا، خواب خطرناک است؛ کوسه‌ها و نهنگ‌های قاتل که از فک‌ها تغذیه می‌کنند در کمین‌اند.

این فک‌ها تا هشت ماه به سفر‌های طولانیِ خوراک‌جویی می‌روند و بار‌ها تا عمقِ چندصد متر شیرجه می‌زنند تا ماهی، ماهی مرکب، سفره‌ماهی و خوراکی‌های دیگرِ دریا را شکار کنند.

هر شیرجه عمیق ممکن است حدود ۳۰ دقیقه طول بکشد و برای حدود یک‌سومِ آن زمان، فک‌ها ممکن است در خواب باشند؛ همان‌طور که پژوهشی به سرپرستی جسیکا کندال-بار از موسسه اسکریپسِ اقیانوس‌شناسی نشان داد. تیم کندال-بار کلاهکی از نئوپرن شبیه کلاه شنا طراحی کرد که تجهیزاتی برای تشخیص حرکت و ثبت فعالیت مغزِ فک‌ها هنگام شیرجه داشت و وقتی فک‌ها به سواحل شمالِ کالیفرنیا برگشتند، کلاهک‌ها با داده‌های ذخیره‌شده بازیابی شد.

آن ۱۳ فکِ ماده معمولا در عمیق‌ترین بخش‌های شیرجه می‌خوابیدند؛ آنجا که زیرِ عمقی بودند که شکارچیان معمولا گشت می‌زنند.

آن خواب شامل هر دو نوعِ خوابِ موج‌آهسته و خواب REM بود. در REM، یا خوابِ حرکتِ سریعِ چشم، فک‌ها به‌طور موقت فلج می‌شدند، درست مانند انسان‌ها در این مرحله خوابِ عمیق، و نحوه حرکت در شیرجه‌شان تغییر می‌کرد. به‌جای سر خوردنِ کنترل‌شده رو به پایین، گاهی وارونه می‌شدند و در چیزی که پژوهشگران «مارپیچِ خواب» نامیدند، در REM می‌چرخیدند.

ظرف ۲۴ ساعت، فک‌ها در دریا در مجموع حدود دو ساعت می‌خوابیدند. در ساحل، میانگینِ خوابشان حدود ۱۰ ساعت بود. دانشمندان هنوز در حال کشف همه دلایلِ خوابیدنِ ما هستند و اینکه چقدر واقعا به خواب نیاز داریم. بعید است انسانی خسته بتواند این ترفند‌های افراطیِ خوابِ جانوران را امتحان کند. اما شناختِ بیشترِ گونه‌های چرت‌زدن در طبیعت، انعطاف‌پذیریِ برخی گونه‌ها را نشان می‌دهد. طبیعت چنان تکامل یافته که چرت‌زدن را حتی در پرمخاطره‌ترین وضعیت‌ها ممکن کرده است.