Naukowcy z 22 grudnia w czasopiśmie Current Biology donoszą, że im więcej czasu renifery spędzają na przeżuwaniu, tym mniej czasu spędzają w śnie bez szybkich ruchów gałek ocznych (innym niż REM). Nagrania EEG ujawniły, że fale mózgowe reniferów podczas przeżuwania przypominają fale mózgowe występujące podczas snu innego niż REM, a te wzorce fal mózgowych sugerują, że renifery są bardziej „wypoczęte” po przeżuwaniu. Naukowcy spekulują, że ta wielozadaniowość może pomóc reniferom zapewnić sobie wystarczającą ilość snu w miesiącach letnich, kiedy pożywienia jest pod dostatkiem, a renifery żerują niemal 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, przygotowując się na długą i skąpą w pożywieniu arktyczną zimę.
„Im więcej reniferów przeżuwa, tym mniej dodatkowego snu innego niż REM potrzebują” – mówi pierwsza autorka i neurobiolog Melanie Furrer z Uniwersytetu w Zurychu. „Uważamy, że bardzo ważne jest, aby mogły zaoszczędzić czas i jednocześnie zaspokoić swoje potrzeby związane ze snem i trawieniem, szczególnie w miesiącach letnich”.
Cykle światło-ciemność w Arktyce nie występują zimą i latem, a poprzednie badania wykazały, że renifery zamieszkujące Arktykę nie wykazują dobowego rytmu zachowania w tych porach roku, chociaż są bardziej aktywne w ciągu dnia podczas równonocy wiosennej i jesiennej , gdy występują cykle światło-ciemność. Nie było jednak wiadomo, czy te różnice sezonowe wpływają również na to, ile i jak dobrze śpią renifery.
Aby zbadać wpływ sezonowych cykli światło-ciemność na wzorce snu reniferów, naukowcy przeprowadzili nieinwazyjną elektroencefalografię (EEG) na reniferze tundrowym euroazjatyckim (Rangifer tarandus tarandus) w Tromsø w Norwegii (69°N) podczas równonocy jesiennej latem przesilenie i przesilenie zimowe. Renifery, składające się wyłącznie z dorosłych samic, należały do stada trzymanego w niewoli na Uniwersytecie Arktycznym w Tromsø, a eksperymenty przeprowadzono w zamkniętych stajniach z kontrolowanym oświetleniem, nieograniczoną ilością pożywienia i stałą temperaturą.
Odkryli, że renifery spały mniej więcej tyle samo zimą, latem i jesienią, mimo że latem były znacznie bardziej aktywne. Kontrastuje to z innymi gatunkami, które zmieniają ilość snu w odpowiedzi na warunki środowiskowe. W ciągu doby renifer niezależnie od pory roku spędzał średnio 5,4 godziny w fazie snu innego niż REM, 0,9 godziny w fazie REM i 2,9 godziny na przeżuwaniu.
„Fakt, że renifery śpią tyle samo zimą i latem, oznacza, że muszą mieć inne strategie radzenia sobie z ograniczonym czasem snu podczas arktycznego lata” – mówi Furrer.
Jedną z możliwych strategii jest możliwość odpoczynku podczas przeżuwania – ponowne przeżuwanie częściowo strawionego pokarmu, który jest ważnym elementem trawienia reniferów i innych przeżuwaczy. Zaobserwowano już wcześniej, że owce domowe, kozy, bydło i jelenie mniejsze wytwarzają podczas przeżuwania fale mózgowe przypominające sen, ale nie było jasne, czy przeżuwanie może pełnić podobną funkcję regenerującą podczas snu.
Naukowcy odkryli, że odczyty EEG renifera podczas przeżuwania przypominały wzorce fal mózgowych wskazujące na sen inny niż REM, w tym zwiększoną aktywność fal wolnofalowych i wrzeciona snu. Śpiące i przeżuwające renifery również wykazywały podobne zachowanie, miały tendencję do spokojnego siedzenia lub stania podczas obu czynności i były mniej reagujące na zakłócenia, takie jak siadanie lub wstawanie sąsiedniego renifera – renifery bezpośrednio reagowały na te zakłócenia (patrząc w stronę sąsiedniego renifera ) 45% czasu, jeśli nie spali, ale tylko 25% czasu, jeśli przeżuwali i 5% czasu, jeśli byli w stanie snu innego niż REM.
Następnie naukowcy sprawdzili, czy przeżuwanie może zmniejszyć potrzebę snu renifera, pozbawiając go snu na 2 godziny i mierząc jego fale mózgowe podczas snu przed i po tej deprywacji. Po pozbawieniu snu odczyty EEG reniferów wykazały zwiększoną aktywność fal wolnofalowych, co wskazuje na narastanie „ciśnienia snu” – nieświadomego biologicznego dążenia do dłuższego i głębszego snu – co sugeruje, że renifery doświadczają głębszego snu po pozbawieniu snu .
Jednakże, gdy renifer przeżuwał, ta aktywność wolnofalowa zmniejszała się podczas kolejnego snu, a im częściej przeżuwały, tym bardziej spadała aktywność wolnofalowa. „To sugeruje, że przeżuwanie zmniejsza presję podczas snu, co może być korzystne dla reniferów, ponieważ oznacza, że nie muszą one rezygnować z regeneracji podczas snu, gdy spędzają więcej czasu na rozmyślaniu” – mówi Furrer.
Jest to szczególnie ważne latem, ponieważ im więcej jedzą, tym więcej czasu renifery muszą przeżuwać. „Przeżuwanie zwiększa wchłanianie składników odżywczych, dlatego niezwykle ważne jest, aby renifery spędzały wystarczająco dużo czasu na przeżuwaniu latem, aby przybrać na wadze w oczekiwaniu na zimę” – mówi Furrer.
Ponieważ wydaje się, że renifery śpią podczas przeżuwania tylko przez pewien czas, badania uzupełniające powinny porównać wpływ przeżuwania podczas snu z przeżuwaniem na jawie, a idealnie byłoby również zmierzyć zachowanie reniferów i sen w bardziej naturalnych warunkach zewnętrznych – twierdzą naukowcy. Jednak takie pomiary wymagałyby chirurgicznie wszczepionych czujników EEG, a nie nieinwazyjnych elektrod powierzchniowych stosowanych w tym badaniu.
„Kolejną rzeczą, którą moglibyśmy dodać, jest przyjrzenie się młodym reniferom” – mówi Furrer. „Wiemy, że zapotrzebowanie na sen jest znacznie większe u małych dzieci i niemowląt w porównaniu do dorosłych, dlatego interesujące byłoby przyjrzenie się senowi młodszych reniferów”.
Badania te były wspierane przez Szwajcarską Narodową Fundację Nauki i UiT The Arctic University of Norweski.