Octopussen hebben een slaap met twee verschillende fasen, en rustige en een actieve. Die actieve fase lijkt op de remslaap bij zoogdieren. Dat blijkt uit een nieuwe studie, die de opvallende gelijkenissen tussen het slaapgedrag van octopussen en mensen duidelijk maakt.
Als octopussen slapen, worden hun perioden van rustige slaap onderbroken door korte uitbarstingen van heftige activiteit. Ze trekken met hun armen en hun ogen bewegen, hun ademhaling versnelt en op hun huid flitsen felle kleuren.
Onderzoekers van het Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) en de University of Washington hebben nu de hersenactiviteit en de huidpatronen van een octopussoort, Octopus laqueus, in deze actieve fase nauwgezet onderzocht en ontdekt dat die sterk lijken op de neurale activiteit en de patroonvorming op de huid die gezien wordt als de dieren wakker zijn.
Activiteit die lijkt op die tijdens het wakker zijn, vindt ook plaats tijdens de remslaap bij zoogdieren - de fase waarin de meeste dromen optreden.
"Alle dieren lijken een zekere vorm van slaap te vertonen, zelfs eenvoudige dieren zoals kwallen en fruitvliegen. Maar gedurende een lange tijd was het enkel van gewervelden bekend dat zijn een cyclus hadden van twee verschillende slaapfasen" zei de senior auteur van de studie, professor Sam Reiter van OIST.
"Het feit dat een 'tweefasenslaap' zich onafhankelijk ontwikkeld heeft in ver verwante organismen als octopussen, die grote breinstructuren hebben die volkomen verschillen van die van gewervelden, suggereert dat het bezitten van een actieve, waakachtige fase een algemeen kenmerk van complexe cognitie zou kunnen zijn", zei mede-auteur doctor Leenoy Meshulam, een statistische natuurkundige aan de University of Washington die tijdens haar stage aan OIST meegewerkt heeft aan het onderzoek.
Essentiële fase van de slaap
Om te beginnen controleerden de onderzoekers of de octopussen wel echt sliepen tijdens deze actieve periode.
Ze testten hoe de octopussen reageerden op fysieke stimuli en ontdekten dat ze, zowel tijdens de rustige als tijdens de actieve slaapfasen, een sterkere stimulatie nodig hadden dan wanneer ze wakker waren.
Het team ontdekte ook dat als ze de octopussen verhinderden van te slapen, of hen stoorden tijdens de actieve slaapfase, de octopussen daarna sneller en vaker in de actieve slaapfase kwamen.
"Dit compenserende gedrag maakt duidelijk dat de actieve fase een essentiële slaapfase is, die octopussen nodig hebben om naar behoren te functioneren", zei Aditi Pophale, een doctoraatsstudent aan OIST, die mede-eerste auteur van de studie is.
Hersenactiviteit en huidpatronen
De onderzoekers verdiepten zich ook in de hersenactiviteit van de octopussen terwijl die wakker of in slaap waren.
Tijdens de rustige slaap zagen de wetenschappers kenmerkende hersengolven die erg goed lijken op bepaalde golven die gezien worden tijdens de non-remslaap in de hersenen van zoogdieren. Die golven worden slaapspoelen genoemd.
Hoewel de juiste functie van deze golfvormen zelfs bij mensen niet duidelijk is, denken wetenschappers dat ze helpen bij het vastleggen van herinneringen.
Dankzij een ultramoderne microscoop, die gebouwd is door mede-eerste auteur doctor Tomoyuki Mano, konden de onderzoekers vaststellen dat deze op slaapspoelen lijkende hersengolven voorkomen in hersengebieden van de octopussen die geassocieerd worden met leren en het geheugen, wat erop wijst dat deze hersengolven mogelijk een zelfde functie hebben als bij mensen.
Ruwweg één keer per uur gaan de octopussen in een actieve slaapfase die zowat een minuut duurt. Gedurende die fase lijkt hun hersenactiviteit zeer sterk op hun hersenactiviteit als ze wakker zijn, net zoals dat bij de remslaap het geval is bij mensen.
Het onderzoeksteam filmde en analyseerde ook de veranderende huidpatronen van de octopussen in wakende en slapende toestand in ultrahoge 8K-resolutie.
"Door in zo'n hoge resolutie te filmen, kunnen we zien hoe elke individuele pigmentcel zich gedraagt om een algemeen huidpatroon te vormen", zei Meshulam. "Dit kan ons helpen om eenvoudige modellen van huidpatronen op te stellen om de algemene principes van de patroonvorming in wakende en slapende toestand te doorgronden."
Als ze wakker zijn, controleren octopussen duizenden kleine, gepigmenteerde cellen in hun huid en zo kunnen ze een enorm scala aan verschillende huidpatronen creëren. Ze gebruiken die patronen om zichzelf te camoufleren in verschillende omgevingen, in sociale contacten, om met elkaar te communiceren, en om te dreigen, om roofdieren af te schrikken. De onderzoekers stelden vast dat de octopussen tijdens hun actieve slaap dezelfde cyclus van huidpatronen doorliepen.
Dromen?
De gelijkenissen tussen de wakkere fase en de actieveslaapfase zouden verschillende verklaringen kunnen hebben, volgens de onderzoekers. Een theorie is dat de octopussen mogelijk hun huidpatronen inoefenen om hun camouflagegedrag als ze wakker zijn, te verbeteren, of dat ze eenvoudigweg de pigmentcellen willen onderhouden.
Een ander intrigerend idee is dat de octopussen herbeleven wat ze beleefd hebben terwijl ze wakker waren, zoals jagen of zich verstoppen voor een roofdier, dat ze de huidpatronen reactiveren die geassocieerd waren met elk ervaring, en dat ze daarvan leren. Ze zouden, met andere woorden, iets kunnen aan het doen zijn dat lijkt op dromen.
"Terwijl mensen enkel verbaal kunnen rapporteren wat voor soort droom ze gehad hebben eens ze wakker zijn, werkt het huidpatroon van de octopussen als een visuele uitlezing van hun hersenactiviteit tijdens hun slaap", zei Reiter.
"Momenteel weten we niet welke van deze verklaringen juist zou kunnen zijn, als er al een juist is. We zijn zeer geïnteresseerd in verder onderzoek", zo voegde hij eraan toe.
De studie van OIST is gepubliceerd in . Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van OIST.
