Za hranicí spánku (4) – Unihemisferický spánek: Jak skloubit spánek a dýchání v moři?

Delfín musí dýchat nad hladinou. Každý nádech je vědomé rozhodnutí vynořit se. Kdyby vypnul celý mozek jako člověk v NREM spánku, přestal by plavat a dýchat. Evoluce proto zvolila kompromis na hranici spánku. Jedna hemisféra spí a druhá bdí. Ta bdělá řídí plavání i výdech.

Jak to vypadá

Unihemisferický spánek znamená, že pomalé vlny typické pro NREM spánek vidíte v EEG jen v jedné polokouli. Druhá má záznam bdělého mozku. Otevřené zůstává oko napojené na bdělou stranu, protože zrakové dráhy se kříží. Delfín tak spí s jedním okem vzhůru. Polokoule se po čase vystřídají a spánek se za den poskládá z obou půlek.

U delfína skákavého a u běluhy to od 70. let popisoval Lev Mukhametov se spolupracovníky. Novější měření vyšla podobně. Zajímavé je, že u mláďat delfínů a kosatek není spánek v prvních týdnech po porodu skoro vidět. Mladé s matkou stále plave a dýchá. Žádný pozdější návrat k dohánění spánku se přitom nepozoroval. Lyamin a kolegové to zaznamenali u kosatek i delfínů a zůstává to jedna z největších záhad spánkového výzkumu. Pravidla z dílu 3 tu tedy neplatí a prostředí je přepisuje.

U velkých velryb je to méně jasné. Miller a kolegové připevnili vorvaňům pohybové senzory a zjistili, že spí ve skupinách svisle s hlavou u hladiny. Zůstávají skoro bez pohybu zhruba 10 až 15 minut a dohromady to dělá jen asi 7 % dne. EEG se u vorvaňů ale nikdy neměřilo. Víme tedy, jak spí, ale ne jestli spí jednou hemisférou nebo oběma. Unihemisferický spánek je spolehlivě doložený jen u menších kytovců.

Ptáci a hejno

Unihemisferický spánek mají i ptáci. U kachen v řadě spí hlídkující kus mozku slaběji na straně obrácené ven z hejna. Oko na okraji řady zůstává otevřené a sleduje dravce. Kachna uprostřed hejna spí obou polokoulemi víc než ta na kraji.

Extrémnější příklad jsou fregatky. Rattenborg se spolupracovníky jim při několikadenních letech nad oceánem změřil EEG. Spaly za letu v krátkých epizodách. Někdy spala jen jedna polokoule a jindy chvíli obě. Celkem to dělalo asi 40 minut denně oproti více než 12 hodinám na pevnině. Fregatky tedy spánek za letu dramaticky omezí a chybějící část zřejmě dohánějí na souši.

Jde o stejný trade-off jako v dílu 1. Úplné vypnutí obou polokoulí ve vzduchu by znamenalo pád. Týdny bez spánku by zase stály příliš mnoho energie i údržby mozku.

Proč to není poloviční spánek

Unihemisferický spánek ukazuje, že spánek je lokální stav mozkové tkáně a nemusí vypínat celé zvíře. Jedna polokoule může mít pomalé vlny a druhá dál řídit pohyb a dýchání. Delfín ve spánku stále plave a dýchá. Sysel v hibernaci ne. Podle dat z dílu 2 sedí unihemisferický spánek blízko klasického spánku. Tb zůstává vysoká a reakce rychlá. Liší se jen rozložení útlumu v mozku.

Srovnání s člověkem

Lidé unihemisfericky samozřejmě nespí. V neznámém prostředí ale něco podobného zaznamenali. Tamaki a kolegové měřili první noc v laboratoři a našli, že levá hemisféra spí mělčeji a na zvuky reaguje rychleji. Slouží jako hlídač. Druhou noc to zmizí. Je to jen slabý náznak delfíního režimu. Ten vzniká tam, kde by úplný spánek znamenal udušení nebo pád.