Spánek (jiný než lidský)

Spánek u nelidských zvířat odkazuje na to, jak se u různých kategorií zvířat projevuje behaviorální a fyziologický stav spánku, charakterizovaný především vratným bezvědomím, nereagováním na vnější podněty a motorickou pasivitou.

Spící kočka. Vzpřímené uši a poloha těla naznačují, že kočka prožívá spánek NREM. Při spánku REM by byly uši zastrčené a kosterní svaly uvolněné kvůli funkční paralýze znamenající spánek REM.

Krysy, které nespí, umírají během několika týdnů, ale přesná funkce spánku je stále neznámá.

Spánek se může řídit fyziologickou nebo behaviorální definicí. Ve fyziologickém smyslu je spánek stav charakterizovaný reverzibilním bezvědomím, zvláštními vzory mozkových vln, sporadickými pohyby očí, ztrátou svalového tonu (možná s některými výjimkami; viz níže ohledně spánku ptáků a vodních savců) a kompenzačním nárůstem po deprivaci stavu. V behaviorálním smyslu je spánek charakterizován nereagováním na vnější podněty, přijetím typického postoje a obsazením chráněného místa, což se obvykle opakuje 24 hodin denně. Fyziologická definice platí dobře pro ptáky a savce, ale u jiných zvířat (jejichž mozek není tak složitý) se definice chování používá častěji. U velmi jednoduchých zvířat jsou behaviorální definice spánku jediné možné a ani tehdy nemusí být behaviorální repertoár zvířete dostatečně rozsáhlý, aby umožňoval rozlišení mezi spánkem a bděním.

Spánek u různých druhů

Caenorhabditis elegans je nejprimitivnější organismus, u kterého byly pozorovány stavy podobné spánku.

Zdá se, že spánek jako jev má velmi staré evoluční kořeny. Hlístice C. elegans je nejprimitivnější organismus, u kterého byly pozorovány stavy podobné spánku. Zde dochází k letargické fázi v krátkých obdobích předcházejících každé plísni, což může naznačovat, že spánek primitivně souvisí s vývojovými procesy. Výsledky Raizen et al. dále naznačují, že spánek je nezbytný pro změny v nervovém systému.

Spánek v rybách a plazech

Spánek u ryb není rozsáhle studován. U některých druhů, které vždy žijí v mělčinách nebo které neustále plavou (například kvůli nutnosti beraní ventilace žáber), existuje podezření, že nikdy nespí. Existují také pochybnosti o některých slepých druzích, které žijí v jeskyních. Jiné ryby však podle všeho spí. Například zebraovití, tilapie, tenchové, vranky hnědé a žraloci pěnkaví se v noci (nebo ve dne, v případě žraloka pěnkavého) nehýbají a nereagují; španělský hogfish a wrasse modrohlavý mohou být dokonce zvednuti rukou až na hladinu, aniž by vyvolali odezvu. Observační studie z roku 1961, která zkoumala přibližně 200 druhů v evropských veřejných akváriích, zaznamenala mnoho případů zdánlivého spánku. Na druhou stranu spánkový režim je snadno narušen a může dokonce vymizet během období migrace, tření a rodičovské péče.

Spící africký trpaslík Fischerův Chameleon

U plazů byla zaznamenána elektrická aktivita v mozku, když zvířata spala. Vzorec EEG ve spánku plazů se však liší od toho, co lze pozorovat u savců a jiných zvířat. U plazů se po nedostatku spánku prodlužuje doba spánku a je třeba silnějších podnětů k probuzení zvířat, kterým byl spánek odepřen, ve srovnání s dobou, kdy spala normálně. To naznačuje, že spánek, který následuje po nedostatku spánku, je kompenzačně hlubší.

Doporučujeme:  Neurální receptory

Existují významné podobnosti mezi spánkem u ptáků a spánkem u savců, což je jeden z důvodů pro myšlenku, že spánek u vyšších živočichů se svým rozdělením na REM a NREM spánek se vyvinul společně s teplokrevností. Ptáci kompenzují ztrátu spánku podobně jako savci, hlubším nebo intenzivnějším SWS (slow-wave sleep).

Ptáci mají jak REM, tak NREM spánek, a EEG vzory obou mají podobnost se vzory savců. Různí ptáci spí v různém množství, ale spojitosti pozorované u savců mezi spánkem a proměnnými, jako je tělesná hmotnost, mozková hmotnost, relativní mozková hmotnost, bazální metabolismus a další faktory (viz níže) se u ptáků nevyskytují. Jediným jasným vysvětlujícím faktorem pro rozdíly v množství spánku u ptáků různých druhů je to, že ptáci, kteří spí v prostředích, kde jsou vystaveni predátorům, mají méně hluboký spánek než ptáci spící ve více chráněných prostředích.

Plameňák s alespoň jednou mozkovou hemisférou vzhůru

Zvláštností, kterou ptáci sdílejí s vodními savci a případně také s určitými druhy ještěrek (názory na tento poslední bod se liší), je schopnost unihemisférického spánku. To je schopnost spát s jednou mozkovou hemisférou najednou, zatímco druhá hemisféra je vzhůru (unihemisférický pomalý spánek). Když spí pouze jedna hemisféra, zavře se pouze kontralaterální oko; to znamená, že když pravá hemisféra spí, zavře se levé oko a naopak. Rozložení spánku mezi oběma hemisférami a množství unihemisférického spánku se určuje jednak podle toho, která část mozku byla v předchozím období bdění nejaktivnější – tato část bude spát nejhlouběji – a také podle rizika napadení predátory. Kachny v blízkosti obvodu hejna jsou pravděpodobně ty, které jako první detekují napadení predátory. Tyto kachny mají výrazně více unihemisférického spánku než ty, které spí uprostřed hejna, a reagují na výhružné podněty, které vidí otevřené oko.

Názory na spánek u stěhovavých ptáků se částečně liší. Spor se vede hlavně o to, zda mohou spát při létání, nebo ne. Teoreticky by určité typy spánku mohly být při létání možné, ale technické potíže brání zaznamenávání mozkové aktivity u ptáků při létání.

Pokud jde o ptáky, hlavním pravidlem pro savce (s určitými výjimkami, viz níže) je, že mají dvě v podstatě odlišná stádia spánku: REM a NREM spánek (viz výše). Krmné návyky savců jsou spojeny s jejich délkou spánku. Denní potřeba spánku je nejvyšší u masožravců, nižší u všežravců a nejnižší u býložravců. Lidé nespí nezvykle mnoho nebo nezvykle málo ve srovnání s ostatními savci, ale my spíme méně než mnoho jiných všežravců. Mnoho býložravců, jako je Ruminantia (například dobytek), tráví velkou část svého času bdění ve stavu ospalosti, což by možná mohlo částečně vysvětlit jejich relativně nízkou potřebu spánku. U býložravců je zřejmá přímá korelace mezi tělesnou hmotností a délkou spánku; velcí savci spí méně než ti menší. Předpokládá se, že tato korelace vysvětluje asi 25% rozdílu v množství spánku mezi různými savci. Také délka konkrétního spánkového cyklu je spojena s velikostí zvířete; v průměru větší zvířata mají spánkové cykly delší než menší zvířata. Množství spánku je také spojeno s faktory, jako je bazální metabolismus, mozková hmota a relativní mozková hmota.

Doporučujeme:  Fobie ze škol

Savci narození s dobře vyvinutými regulačními systémy, jako je kůň a žirafa, mívají méně REM spánku než druhy, které jsou méně vyvinuté při narození, jako jsou kočky a potkani. Zdá se, že to odráží větší potřebu REM spánku mezi novorozenci než mezi dospělými u většiny druhů savců.

Srovnávací průměrná doba spánku u různých savců v zajetí nad 24 hodin byla udávána jako: koně – 2,9 hodiny; sloni – 3 plus; krávy – 4,0; žirafy – 4,5 hodiny; lidé – 8,0; králíci – 8,4; šimpanzi – 9,7; lišky červené – 9,8; psi – 10,1; domácí myši – 12,5; kočky – 12,5; lvi – 13,5; ptakopysci – 14; veverky – 15; pásovci obrovští – 18,1 a netopýři malí – 19,9 hodiny. Mezi důvody uváděné pro velké odchylky patří skutečnost, že savci, „kteří spí v úkrytu, jako netopýři nebo hlodavci, mívají delší, hlubší spánek než ti, kteří jsou neustále ve střehu“. Lvi, kteří se nebojí predátorů, mají také relativně dlouhou dobu spánku, zatímco sloni musí většinu času jíst, aby uživili svá obrovská těla. Malí netopýři hnědí šetří svou energii s výjimkou několika málo hodin každou noc, kdy jsou jejich hmyzí kořisti k dispozici a ptakopysci požírají stravu vysoce energetických korýšů, a proto pravděpodobně nepotřebují trávit tolik času vzhůru jako mnoho jiných savců.

Vzhledem k tomu, že monotremes, savci snášející vejce, jsou považováni za jednu z evolučně nejstarších skupin savců – byli předmětem zvláštního zájmu o studium spánku savců. Vzhledem k tomu, že rané studie těchto zvířat nemohly najít jasné důkazy pro spánek REM, původně se předpokládalo, že takový spánek v monotremes neexistuje, ale vyvinul se poté, co monotremes opustili zbytek savců a stali se samostatnou, odlišnou skupinou. Nicméně registrace EEG mozkového kmene v monotremes ukazují průběh palby, který je dosti podobný vzorcům pozorovaným v REM spánku u vyšších savců. Ve skutečnosti se největší množství REM spánku známé u jakéhokoli zvířete nachází v ptakopysku. Průměrná doba spánku v 24hodinovém období ptakopyska je údajně až 14 hodin. To může být způsobeno jejich vysokokalorickou stravou korýšů.

Mládě lva severského s dospělou samicí a samcem, největší z tuleňů ušatých. Habitat: severní Pacifik

Doporučujeme:  Otcové

Tuleni a velryby patří mimo jiné k vodním savcům. Tuleni jsou seskupeni do tuleňů bezuchých a tuleňů ušatých, což problém spaní ve vodě vyřešilo jinak. Tuleni ušatí, stejně jako velryby, vykazují unihemisférický spánek. Spící polovina mozku se neprobudí, když se vynoří, aby se nadechla. Když jedna polovina tuleňího mozku vykazuje pomalý spánek, ploutve a vousy na jeho opačné straně jsou nehybné. Ve vodě nemají tito tuleni téměř žádný REM spánek a mohou bez něj vydržet týden nebo dva. Jakmile se přesunou na pevninu, přepnou se na oboustranný REM spánek a NREM spánek srovnatelný s pozemními savci, což výzkumníky překvapí nedostatkem „zotavovacího spánku“ poté, co vynechali tolik REM.

Cape Fur Seal, spí v zoo

Tuleni časní spí bihemisféricky jako většina savců, pod vodou, visí na vodní hladině nebo na souši. Při spaní pod vodou zadržují dech a pravidelně se probouzejí na hladinu a dýchají. Mohou také viset nozdrami nad vodou a v této poloze mají REM spánek, ale nemají REM spánek pod vodou.

REM spánek byl pozorován u pilota, druhu delfína. Zdá se, že velryby nemají REM spánek, ani se nezdá, že by kvůli tomu měly nějaké problémy. Jedním z důvodů, proč REM spánek může být v mořském prostředí obtížný, je skutečnost, že REM spánek způsobuje svalovou atonii; to znamená funkční ochrnutí kosterních svalů, které může být obtížné zkombinovat s nutností pravidelně dýchat.

Neurobiologické pozadí pro unihemisférický spánek je stále nejasné. Při pokusech na kočkách, kde je přerušeno spojení mezi levou a pravou polovinou mozkového kmene, mozkové hemisféry vykazují desynchronizované EEG, kde obě hemisféry mohou spát nezávisle na sobě. U těchto koček byl pozorován stav, kdy jedna hemisféra spala NREM a druhá byla vzhůru, a také stav, kdy jedna hemisféra spala NREM s druhou spící REM. Zajímavé je, že kočky nebyly nikdy viděny spát REM spánkem s jednou hemisférou, zatímco druhá hemisféra byla vzhůru. To je v souladu se skutečností, že REM spánek, pokud je v současnosti známo, neprobíhá unihemisféricky.

Skutečnost, že existuje unihemisférický spánek, byla použita jako argument pro nutnost spánku. Zdá se, že žádné zvíře si nevypěstovalo schopnost vydržet beze spánku úplně.

Spánek v hibernaci zvířat

Torpor · Hibernace (Hibernaculum · HIT)

Aestivation · Cryptobiosis · Brumation

Diapauza (embryonální diapauza)

Zimní odpočinek · Kritické tepelné maximum · Spánek (jiný než lidský)

Zvířata, která hibernují, jsou ve stavu strnulosti, což se liší od spánku. Hibernace výrazně snižuje potřebu spánku, ale neodstraňuje ji. Hibernace zvířat ukončí jejich hibernaci během zimy párkrát, aby mohla spát.