Animálne unavený - DER SPIEGEL 42009
Kalia nechce spať. Nie dnes. Zajtra nie. Nie za týždeň. Najlepšie spočiatku vôbec. Od narodenia sa to stalo s dieťaťom orca v zábavnom parku SeaWorld v San Diegu v Kalifornii.
Článok ako PDF
Zviera je neustále v pohybe a krúži v 6400 metroch kubických bazéna. A hneď vedľa neho nepokojne pláva Kasatka, odhadom vážiaca asi dva a pol tony, matka najmenších.
„Všetci cítime, že zvieratá musia byť neuveriteľne unavené,“ zdá sa, ale nie je to tak, “hovorí veterinárny lekár SeaWorld James McBain.
Po viac ako štyroch týždňoch po narodení veľrybieho teľaťa v roku 2004 sa Kalia a jej matka nepretržite plavili po bazéne v zoo. A Jerome Siegel, výskumník spánku na Kalifornskej univerzite v Los Angeles, je dodnes ohromený. „Zvieratá nerobili týždne nič, čo by vyzeralo ako spánok," spomína si výskumník. „To je v zásadnom rozpore s myšlienkou, že spánok je nevyhnutný pre vývoj mozgu a tela."
Spánok kosatiek je fenomén. Keď sú mladí, takmer vôbec nespia. Neskôr jej zdriemne iba polovica mozgu. Asi nikdy nesnívajú. A so svojím extravagantným spánkovým správaním nie sú ani sami v živočíšnej ríši.
Zvieratá spali, keď im rástol zobák a ňufák. Svišť alpský odpočíva až sedem mesiacov v roku. Žirafa zvláda iba štyri hodiny za noc. Džungarské škrečky prechádzajú cez deň paralyzované, zatiaľ čo v noci svižne svišťajú cez svoje podzemné tunely. Leňochod naopak nie je až taký lenivý. O deväť a pol hodiny ťažko spí dlhšie ako ľudia.
V ríši plcha a nočnej lastovičky sa nezdá nič nemožné. A vedci si lámu hlavu: Ako vzniká rozmanitosť? Aký je univerzálny význam spánku, keď každé zviera spí inak? Veľké spektrum správania umožňuje vyvodzovať závery o vývoji spánku, hovorí Siegel. A ešte viac: Siegel chce prečítať hlbší význam kuriozity spánku zo spánkového správania zvierat.
„Hlavná otázka je, prečo matka príroda vyprodukovala na prvom mieste taký zvláštny jav,“ hovorí Patrick McNamara, neuropsychológ z Bostonskej univerzity. Spolu s kolegami výskumník zahájil projekt kmeňových dejín spánku. Vedci už v databáze zdokumentovali spánkové správanie asi 150 druhov cicavcov. McNamara: „Na rozdiel od sexu, lovu alebo úteku nie je funkcia spánku zrejmá.“
Cech somnológov už zhromaždil všelijaké úžasné veci. Napríklad býčie býky tam často drzo sedia, ale nikdy nespia. Kubánska rosnička Osteopilus septentrionalis, zebrica alebo ovocná muška sú rôzne: niekedy pociťujú akúsi ospalosť.
Zdá sa, že spánok, aký je známy človeku, existuje iba u cicavcov a vtákov. Vedci už dávno vymysleli dômyselné metódy odpočúvania podvalov zvierat. Do mozgu zvieraťa sa implantujú elektródy, ktoré zaznamenávajú činnosť mysliaceho orgánu ako elektroencefalogram (EEG). Vedci zaoberajúci sa behaviorálnym vedením starostlivo zaznamenávajú, aká silná je erekcia snívajúcich potkanov, či už plameniaky menia nohy v noci, alebo ako často levy trhajú očami počas spánku.
Používa sa vysoko vyvinutá špionážna technika. Vedci z Tasmánskej univerzity použili ultrazvukové sondy a sledovacie zariadenia na pozorovanie austrálskych ježkov s krátkymi účtami v ich zimných spánkoch. Zistili, že muži často zasahujú do spiacich žien. Sex v nesprávnom čase zvyšuje pravdepodobnosť, že výtržníci budú mať svojich vlastných potomkov.
Iní vedci pomocou nepríjemných experimentov zisťujú, ako reagujú zvieratá na nedostatok spánku. „Metóda diskover-water“ amerického výskumníka spánku Allana Rechtschaffena je známa a notoricky známa. Vedec nainštaloval uprostred vodnej nádrže otočný disk, ktorý bol rozdelený na dve polovice stenou, ktorá bola natrvalo inštalovaná cez celé umývadlo. Vedec umiestnil na jednu z týchto polovíc potkana. Kedykoľvek zviera hrozilo, že zaspí, nechal disk rotovať a tým prinútil potkana utiecť. Následky boli fatálne: zviera schudlo. Teplota jeho tela sa zvýšila. Po dvoch až troch týždňoch prišla smrť.
„Diabolské zariadenie“, komentuje Siegel - ale pre výskum spánku je to cenné. Istý čas sa považovalo za isté, že spánková deprivácia bola fatálna. Táto práca bola teraz vyvrátená, tvrdí Siegel. Pokusy sa opakovali na myšiach. Nikto nezomrel. Vedci dali potkany na bežiaci pás, ktorý začal bežať vždy, keď sa zvieratá unavili. Žiadny potkan nezomrel, hovorí Siegel. Odborníci dokonca prenasledovali vtáky výbehom, aby ich tak nepripravili o spánok. Po celé týždne. „Nič,“ hovorí Siegel, „ani chudnutie.“
Výsledky meraní mozgových vĺn sú podobne variabilné. Vedci rozlišujú medzi rôznymi fázami spánku, ako je napríklad hlboký spánok, v ktorom mozog kvázi odpočíva a produkuje elektrické vlny s dlhými vlnami, a takzvaný REM spánok („Rapid Eye Movement“), ktorý spôsobuje, že sa očné bulvy za zatvorenými viečkami prudko šklbu a Sny idú ruka v ruke.
Mnoho biológov verí, že spánok REM pomáha pri učení a je dôležitý pre vývoj mozgu. V skutočnosti takmer všetky novonarodené cicavce veľa spia; podiel spánku snov je pre nich nezvyčajne vysoký. Ale čo orkské dieťa Kalia z Kalifornie? Čo s delfínmi, ktorých ani po desaťročiach intenzívneho výskumu spánku delfínia skákavého stále neprijali sny? Namiesto toho zvieratá spia iba s jednou polovicou mozgu, ak vôbec. Zatiaľ čo neuróny v jednej polovici mysliaceho orgánu horia prudko, druhá polovica je vypnutá. V určitom okamihu sa neaktívna strana prebudí, druhá začne spať.
Alebo vtáky: americký fyziológ Niels Rattenborg z Ornitologického ústavu Maxa Plancka v bavorskom Seewiesene pred niekoľkými rokmi spozoroval, že severoamerickí jazveci sa môžu zaobísť aj z veľmi malého spánku. Vtáky držané v klietkach boli v čase migrácie zovreté nepokojmi. „Skákali vzrušene tam a späť a jednoducho im chýbali dve tretiny spánku,“ uvádza výskumník.
Rattenborg sa teraz pokúša zistiť, či sa vtáky skutočne pohybujú bez spánku, alebo či si počas letu jeden alebo dva zdriemnu. Vlani výskumník a jeho tím umiestnili škorce ružové do 20 metrov dlhého aerodynamického tunela. Potom spustili revúci stroj. Vtáky sa museli odpracovať pri sile vetra šiestej spredu.
Driemali zvieratá z peria počas skúšobného letu, ktorý trval niekoľko hodín? „Nie,“ hovorí Rattenborg, „ale o to viac potom.“ Teraz chce výskumník skontrolovať výsledky na voľne žijúcich fregatách. Na hlavách majú malé EEG rekordéry. Zariadenia sú určené na zaznamenávanie mozgovej činnosti počas letu.
Vynikajúce lietadlá zostávajú vo vzduchu až týždeň na svoje rybárske výlety na otvorenom mori. Prepnete na autopilota? Rattenborg si myslí, že je to možné. Rovnako ako delfíny, aj vtáky môžu spať s polovičným mozgom. Oko priradené prebúdzajúcej sa hemisfére zostáva otvorené. „Jedna polovica mozgu sa zotaví, druhá zostáva ostražitá,“ tvrdí výskumník. Kuriózny jav už pozoroval u divých kačíc. Ak spia v skupine, zvieratá sediace vonku vždy pozorne sledujú svet. Kačky sa každú chvíľu otočia a pokračujú v spánku na druhej strane.
Zoznam extrémnych podvalov môže pokračovať. Takmer všetky morské cicavce ovládajú malý spánok na mori: Mrože môžu byť bdelé viac ako 80 hodín bez toho, aby sa museli zotavovať. Veľryby spermií spia maximálne dve hodiny denne, plávajú vertikálne vo vode. Na druhej strane sa zdá, že tuleň ušatý je schopný ľubovoľne prepínať medzi rôznymi režimami spánku. Na svojich loveckých výpravách v oceáne zvieratá zjavne spia iba s polovicou mozgu, ako napríklad delfíny, uvádza biológ Oleg Lyamin z moskovského Utrischki delfinárium. Môžete sa zaobísť bez REM spánku úplne týždne. Späť na pevninu sa opäť striedajú fázy hlbokého spánku a snov.
Extrémisti medzi pražcami nerobia nič iné. Keď sa ochladí v púštiach Kalifornie a Arizony, napríklad Hölchoko, „pražca“, zmizne v skalných výklenkoch alebo pod kaktusmi. Jeho telesná teplota potom klesne z približne 40 na iba 5 stupňov. Až keď hmyz na jar vyletí, znova vystúpi do vzduchu. Zimná nočná lastovička je názov stáleho spánku, ktorý váži iba 50 gramov a fenomén zimného spánku. Je to pravdepodobne najradikálnejší spôsob uvedenia tela do pohotovostného režimu. Chlad, nedostatok potravín alebo nedostatok vody spôsobujú, že ľudia utekajú do režimu úspory energie. Tropické kvetinové netopiere a kolibríky zamrznú, keď je nedostatok kvetov obsahujúcich nektár. Polovice opíc na Madagaskare prechádzajú obdobím sucha, kalifornské sysele spia cez žiariace leto.
Vypnutie je tajomstvom života na najmenšom plameni. „Metabolizmus je z veľkej časti vypnutý,“ hovorí Gerhard Heldmaier, zoofyziológ na univerzite v Marburgu. Malé zvieratá by tým mohli ušetriť až 98 percent energie. Zmena v mozgu je obzvlášť radikálna - energetický žrút par excellence, keď je hore. „Aktivita mozgu už na EEG nie je viditeľná,“ hovorí Heldmaier, stav, ktorý definuje mozgovú smrť u ľudí. Aktívnych zostáva iba niekoľko oblastí mozgového kmeňa.
Príroda posunula hranicu medzi životom a smrťou takmer do bodu absurdnosti. Extrémistom medzi zimnými pražcami je syseľ arktický. Keď sa na severe Aljašky priblíži zima, zvlní sa to pod zemou a zamrzne. Teplota podlahy klesne na mínus 18 stupňov Celzia. Zviera však odoláva. Pri mínus 2 stupňoch stabilizuje svoju telesnú teplotu - bez mrznutia krvi. Biológovia nazývajú túto schopnosť „podchladením“.
Je to ešte spánok? Práve preto, že je mozog počas hibernácie takmer úplne vypnutý, mnohí biológovia nepovažujú tieto javy za porovnateľné. Siegel však vidí paralely. Zimný spánok sysľov, dôslednosť zimnej nočnej lastovičky, polostranný spánok delfínov sú predovšetkým prispôsobením životných podmienok zvierat.
„Ekologické faktory majú pozoruhodný vplyv na spánkové vzorce zvierat,“ potvrdzuje neuropsychológ McNamara. Žirafy alebo slony spia málo, pretože potrebujú veľa času na to, aby si mohli napchať dostatok zeleného krmiva. Na druhej strane levy alebo iné mäsožravce nemusia vstávať neskoro: dokážu pokryť svoje denné požiadavky na jedlo jediným lovom a potom prejsť do režimu úspory energie. Naproti tomu morské vtáky, ktoré prekonávajú veľké vzdialenosti nad vodou, si nemôžu pomôcť obmedziť spánok na minimum.
Alebo veľký hnedý netopier: v kolóniách až 700 kusov sa zviera usadí v Severnej a Strednej Amerike - a môže ohromne visieť. Flutter spí až 20 hodín denne. Aktivizuje sa až vo večerných hodinách a loví hmyz. „Netopier vidí skôr počas dňa zle, nie je dostatok potravy a hrozí mu napadnutie vtákmi,“ hovorí Siegel.
Siegel je presvedčený, že spánok sa vyvinul, pretože vám umožňuje šetriť energiu a súčasne predchádzať nebezpečenstvám. A vedec si tiež myslí, že vie, ako k fenoménu došlo. Pred viac ako desiatimi rokmi ho jeho expedícia viedla cez zvieracie postele do spiacej jaskyne austrálskeho vtákopysku. Unikátny exemplár na kladenie vajíčok - druh chiméry z kačice a bobra - stojí priamo pri koreňoch cicavcov. Úžasná vec: Ornithorhynchus anatinus trávi až 60 percent času spánku spánkom REM. Blesk potom bliká v jeho spiacej mysli. Jeho zobák sa pohybuje, akoby pri zasnenom hľadaní koristi. Jeho mozog sa však chová inak ako potkan alebo človek. Zatiaľ čo spánok REM je badateľný aj v predných oblastiach mozgu vďaka zvýšenému vzrušeniu, zábavná pyrotechnika v hlave vtákopyskov je obmedzená na mozgový kmeň, najstaršiu časť mozgu.
„Zdá sa, že spánok REM má korene v životne dôležitej, primitívnej funkcii mozgu,“ hovorí Siegel a vyvodzuje ďalekosiahle závery. Je možné, že REM spánok je v prvom rade pôvodcom spánku? Vedec vidí kontinuum. REM spánok sa prvýkrát objavil v evolúcii. Mozgová činnosť pripomína činnosť v bdelom stave. Vypnuté sú iba svaly. V neskoršej fáze hlbokého spánku tiež odpočíva mozog. Napokon je u zimných podvalov mysliaci orgán úplne zakonzervovaný. Úspora energie je maximálna. Takto sa mohol vyvinúť spánok.
Takže spánok nie je nič viac ako alternatíva úspor k bdeniu, stav, o ktorý sa zvieratá vždy snažia, keď nemajú nič lepšie na práci?
„Nemyslím si, že spánok má zásadnú fyziologickú funkciu," hovorí Siegel. „Zvieratá jednoducho spia, keď nemusia byť bdelé." Ale výskumník si je istý protirečením s týmito tézami. Pretože množstvo publikácií naznačuje, aspoň u ľudí, že bez spánku trpí mozog a dochádza k vážnym psychickým a neurologickým poškodeniam.
Siegel tieto výsledky akceptuje. Pochybuje však, či skutočne zachytávajú základnú funkciu spánku. Pretože ak je spánok pre mozog taký dôležitý, ako je možné, že sa zdá, že sa niektoré zvieratá zaobídu takmer bez neho?
„Veľryby a delfíny patria medzi zvieratá s najväčším mozgom zo všetkých,“ hovorí výskumník, „a vyrastú a pravdepodobne sa veľa naučia bez toho, aby niekedy správne spali.“
Dieťatá kosatiek ako Kalia z parku SeaWorld v San Diegu musia prvé týždne svojho života zostať bdelé: „V opačnom prípade zmrazia na smrť, stratia matku alebo sa stanú žraločím jedlom.“
„Zdá sa, že tieto cicavce akosi našli spôsob, ako sa vyrovnať s pretrvávajúcou spánkovou depriváciou,“ hovorí Siegel. Akoby chcel dokázať svoje tézy, vedie do susednej miestnosti svojho ústavu. Tam sa bledé zvieracie mozgy hrajú vo formalíne vo veľkých sklenených valcoch. „Slon, tiger, delfín, veľryba beluga, tuleň“ - Siegel kráča po policiach. „Aha, je to tu,“ hovorí, oblieka si plastové rukavice a z jednej nádoby vyberá impozantný mozog kosatky.
„Len sa pozerajte,“ hovorí vedec, „také veľké - a zviera prakticky nikdy nespí!“