Los mamíferos tienen una gran diversidad en los fenómenos del sueño. Generalmente, pasan por períodos de sueño no REM y REM alternados, pero estos se manifiestan de manera diferente. Los caballos y otros ungulados herbívoros pueden dormir de pie, pero necesariamente deben acostarse para dormir REM (lo que causa atonía muscular) por períodos cortos. Las jirafas, por ejemplo, solo necesitan acostarse para dormir durante unos minutos a la vez. Los murciélagos duermen mientras cuelgan boca abajo. Los armadillos machos tienen erecciones durante el sueño no REM, y lo contrario es cierto en ratas. Los primeros mamíferos se dedicaban al sueño polifásico, dividiendo el sueño en múltiples episodios por día. Las cuotas de sueño diarias más altas y los ciclos de sueño más cortos en las especies polifásicas en comparación con las especies monofásicas, sugieren que el sueño polifásico puede ser un medio menos eficiente para lograr los beneficios del sueño. Por lo tanto, las especies pequeñas con un metabolismo basal más alto pueden tener patrones de sueño menos eficientes. De ello se deduce que la evolución del sueño monofásico puede ser hasta ahora una ventaja desconocida de la evolución de tamaños corporales de mamíferos más grandes y, por lo tanto, de una RMB más baja.
A veces se piensa que el sueño ayuda a conservar energía, aunque esta teoría no es completamente adecuada, ya que solo disminuye el metabolismo en aproximadamente un 5-10%. Además, se observa que los mamíferos requieren sueño incluso durante el estado hipometabólico de hibernación, en cuya circunstancia en realidad es una pérdida neta de energía cuando el animal regresa de la hipotermia a la euthermia para dormir.
Los animales nocturnos tienen temperaturas corporales más altas, mayor actividad, aumento de serotonina y disminución del cortisol durante la noche, lo contrario de los animales diurnos. Los animales nocturnos y diurnos tienen una mayor actividad eléctrica en el núcleo supraquiasmático, y la secreción correspondiente de melatonina de la glándula pineal, por la noche. Los mamíferos nocturnos, que tienden a permanecer despiertos por la noche, tienen una mayor melatonina por la noche, al igual que los mamíferos diurnos. Y, aunque eliminar la glándula pineal en muchos animales elimina los ritmos de melatonina, no detiene por completo los ritmos circadianos, aunque puede alterarlos y debilitar su capacidad de respuesta a las señales de luz. Los niveles de cortisol en animales diurnos normalmente aumentan durante la noche, alcanzan su punto máximo en las horas de despertar y disminuyen durante el día. En los animales diurnos, la somnolencia aumenta durante la noche.
DurationEdit
Diferentes mamíferos dormir en diferentes cantidades. Algunos, como los murciélagos, duermen de 18 a 20 horas al día, mientras que otros, incluidas las jirafas, duermen solo de 3 a 4 horas al día. Puede haber grandes diferencias incluso entre especies estrechamente relacionadas. También puede haber diferencias entre los estudios de laboratorio y de campo: por ejemplo, los investigadores en 1983 informaron que los perezosos en cautiverio dormían casi 16 horas al día, pero en 2008, cuando se desarrollaron grabadores neurofisiológicos en miniatura que podían colocarse en animales salvajes, se encontró que los perezosos en la naturaleza dormían solo 9,6 horas al día.
Como los pájaros, la regla principal para los mamíferos (con ciertas excepciones, véase más adelante) es que tienen dos esencialmente diferentes etapas del sueño: REM y NREM (ver arriba). Los hábitos alimenticios de los mamíferos están asociados con la duración de su sueño. La necesidad diaria de dormir es mayor en los carnívoros, menor en los omnívoros y menor en los herbívoros. Los humanos duermen menos que muchos otros omnívoros, pero por lo demás no mucho o poco en comparación con otros mamíferos.
Muchos herbívoros, como Ruminantia (como el ganado), pasan gran parte de su tiempo de vigilia en un estado de somnolencia, lo que quizás podría explicar en parte su relativamente baja necesidad de dormir. En los herbívoros, es evidente una correlación inversa entre la masa corporal y la duración del sueño; los mamíferos grandes duermen menos que los más pequeños. Se cree que esta correlación explica aproximadamente el 25% de la diferencia en la cantidad de sueño entre diferentes mamíferos. Además, la duración de un ciclo de sueño en particular está asociada con el tamaño del animal; en promedio, los animales más grandes tendrán ciclos de sueño de mayor duración que los animales más pequeños. La cantidad de sueño también está asociada a factores como el metabolismo basal, la masa cerebral y la masa cerebral relativa. La duración del sueño entre las especies también está directamente relacionada con la tasa metabólica basal (TMB). Las ratas, que tienen un BMR alto, duermen hasta 14 horas al día, mientras que los elefantes y las jirafas, que tienen un BMR más bajo, duermen solo 2-4 horas al día.
Se ha sugerido que las especies de mamíferos que invierten en tiempos de sueño más largos están invirtiendo en el sistema inmunológico, ya que las especies con tiempos de sueño más largos tienen recuentos de glóbulos blancos más altos. Los mamíferos nacidos con sistemas reguladores bien desarrollados, como el caballo y la jirafa, tienden a tener menos sueño REM que las especies que están menos desarrolladas al nacer, como los gatos y las ratas. Esto parece hacerse eco de la mayor necesidad de sueño REM entre los recién nacidos que entre los adultos en la mayoría de las especies de mamíferos. Muchos mamíferos duermen durante una gran proporción de cada período de 24 horas cuando son muy jóvenes. La jirafa solo duerme 2 horas al día en sesiones de aproximadamente 5-15 minutos. Los koalas son los mamíferos que duermen más tiempo, alrededor de 20-22 horas al día. Sin embargo, las orcas y algunos otros delfines no duermen durante el primer mes de vida. En cambio, los delfines y ballenas jóvenes con frecuencia descansan presionando su cuerpo junto al de su madre mientras ella nada. Mientras la madre nada, mantiene a su descendencia a flote para evitar que se ahogue. Esto permite que los delfines y ballenas jóvenes descansen, lo que ayudará a mantener su sistema inmunológico saludable; a su vez, los protegerá de enfermedades. Durante este período, las madres a menudo sacrifican el sueño para proteger a sus crías de los depredadores. Sin embargo, a diferencia de otros mamíferos, los delfines y ballenas adultos pueden pasar un mes sin dormir.
Períodos de sueño promedio comparativo para varios mamíferos (en cautiverio) de más de 24 horas
- Caballos – 2 horas
- Elefantes – 3+ horas
- Vacas – 4.0 horas
- Jirafas – 4.5 horas
- Humanos – 8.0 horas
- Conejos – 8.4 horas
- Chimpancés – 9,7 horas
- Zorros rojos – 9,8 horas
- Perros – 10,1 horas
- Ratones domésticos – 12,5 horas
- Gatos – 12,5 horas
- Leones – 13,5 horas
- Ornitorrincos – 14 horas
- Ardillas – 15 horas
- Gigantes armadillos – 18.1 horas
- Murciélagos marrones pequeños – 19.9 horas
Las razones dadas para las amplias variaciones incluyen el hecho de que los mamíferos «que duermen escondidos, como los murciélagos o los roedores, tienden a tener dormilones más largos y profundos que los que están en alerta constante.»Los leones, que tienen poco miedo a los depredadores, también tienen períodos de sueño relativamente largos, mientras que los elefantes tienen que comer la mayor parte del tiempo para sostener sus enormes cuerpos. Los murciélagos marrones pequeños conservan su energía a excepción de las pocas horas cada noche cuando sus presas de insectos están disponibles, y los ornitorrincos comen una dieta de crustáceos de alta energía y, por lo tanto, probablemente no necesitan pasar tanto tiempo despiertos como muchos otros mamíferos.
Roedores Edit
Un estudio realizado por Datta apoya indirectamente la idea de que la memoria se beneficia del sueño. Se construyó una caja en la que una sola rata podía moverse libremente de un extremo al otro. La parte inferior de la caja estaba hecha de una rejilla de acero. Una luz brillaría en la caja acompañada de un sonido. Después de un retraso de cinco segundos, se aplicaría una descarga eléctrica. Una vez que comenzó el choque, la rata podía moverse al otro extremo de la caja, terminando el choque inmediatamente. La rata también podría usar el retraso de cinco segundos para moverse al otro extremo de la caja y evitar el choque por completo. La duración del choque nunca superó los cinco segundos. Esto se repitió 30 veces para la mitad de las ratas. La otra mitad, el grupo de control, fue colocado en el mismo ensayo, pero las ratas se sorprendieron independientemente de su reacción. Después de cada una de las sesiones de entrenamiento, la rata se colocaba en una jaula de grabación durante seis horas de grabaciones poligráficas. Este proceso se repitió durante tres días consecutivos. Durante la sesión de grabación del sueño posttrial, las ratas gastaron 25.47% más de tiempo en sueño REM después de los ensayos de aprendizaje que después de los ensayos de control.
Una observación del estudio Datta es que el grupo de aprendizaje pasó 180% más tiempo en SWS que el grupo de control durante la sesión de registro del sueño posterior al ensayo. Este estudio muestra que después de la actividad de exploración espacial, los patrones de células de lugar del hipocampo se reactivan durante el SWS después del experimento. Las ratas se pasaban por una pista lineal usando recompensas en cada extremo. Las ratas luego se colocaban en la pista durante 30 minutos para permitirles ajustarse (PRE), luego corrían la pista con entrenamiento basado en recompensas durante 30 minutos (CARRERA), y luego se les permitía descansar durante 30 minutos.
Durante cada uno de estos tres períodos, se recolectaron datos de EEG para información sobre las etapas del sueño de las ratas. Se calcularon las tasas medias de disparo de las células de lugar del hipocampo durante el SWS previo al comportamiento (PRE) y tres intervalos de diez minutos en el SWS posterior al comportamiento (POST) promediando en 22 sesiones de atletismo en pista de siete ratas. Los resultados mostraron que diez minutos después de la sesión de prueba, hubo un aumento del 12% en la tasa media de disparo de las células de lugar del hipocampo desde el nivel previo. Después de 20 minutos, la velocidad media de disparo regresó rápidamente al nivel previo. El disparo elevado de células de lugar del hipocampo durante el SWS después de la exploración espacial podría explicar por qué había niveles elevados de sueño de onda lenta en el estudio de Datta, ya que también se trataba de una forma de exploración espacial.
En ratas, la privación del sueño causa pérdida de peso y reducción de la temperatura corporal. Las ratas mantenidas despiertas indefinidamente desarrollan lesiones en la piel, hiperfagia, pérdida de masa corporal, hipotermia y, eventualmente, sepsis mortal. La privación del sueño también dificulta la curación de quemaduras en ratas. En comparación con un grupo de control, los análisis de sangre de ratas privadas de sueño indicaron una disminución del 20% en el recuento de glóbulos blancos, un cambio significativo en el sistema inmunitario.
Un estudio de 2014 encontró que privar a los ratones del sueño aumentaba el crecimiento del cáncer y disminuía la capacidad del sistema inmunitario para controlar los cánceres. Los investigadores encontraron niveles más altos de macrófagos asociados a tumores M2 y moléculas TLR4 en los ratones privados de sueño y propusieron esto como el mecanismo para aumentar la susceptibilidad de los ratones al crecimiento del cáncer. Las células M2 suprimen el sistema inmunitario y estimulan el crecimiento tumoral. Las moléculas TRL4 son moléculas de señalización en la activación del sistema inmunitario.
Monotremeseditar
Dado que se considera que los monotremes (mamíferos ponedores de huevos) representan uno de los grupos evolutivamente más antiguos de mamíferos, han sido objeto de especial interés en el estudio del sueño de los mamíferos. Como los primeros estudios de estos animales no pudieron encontrar evidencia clara de sueño REM, inicialmente se asumió que tal sueño no existía en monotremas, sino que se desarrolló después de que los monotremas se separaran del resto de la línea evolutiva de los mamíferos, y se convirtieran en un grupo separado y distinto. Sin embargo, los registros de EEG del tronco encefálico en monotremas muestran un patrón de disparo que es bastante similar a los patrones vistos en el sueño REM en mamíferos superiores. De hecho, la mayor cantidad de sueño REM conocida en cualquier animal se encuentra en el ornitorrinco. La activación eléctrica REM no se extiende en absoluto al cerebro anterior de los ornitorrincos, lo que sugiere que no sueñan. Se dice que el tiempo promedio de sueño del ornitorrinco en un período de 24 horas es de hasta 14 horas, aunque esto puede deberse a su dieta de crustáceos alta en calorías.
Mamíferos acuáticoseditar
Las consecuencias de caer en un sueño profundo para las especies de mamíferos marinos pueden ser asfixia y ahogamiento, o convertirse en presa fácil para los depredadores. Por lo tanto, los delfines, las ballenas y los pinnípedos (focas) se involucran en un sueño unihemisférico mientras nadan, lo que permite que un hemisferio cerebral permanezca completamente funcional, mientras que el otro se duerme. El hemisferio que está dormido se alterna, de modo que ambos hemisferios puedan descansar completamente. Al igual que los mamíferos terrestres, los pinnípedos que duermen en tierra caen en un sueño profundo y ambos hemisferios de su cerebro se cierran y están en modo de sueño completo. Los bebés mamíferos acuáticos no tienen sueño REM en la infancia; el sueño REM aumenta a medida que envejecen.
Entre otros, las focas y las ballenas pertenecen a los mamíferos acuáticos. Los sellos sin orejas y los sellos con orejas han resuelto el problema de dormir en el agua a través de dos métodos diferentes. Las focas con orejas, como las ballenas, muestran un sueño unihemisférico. La mitad dormida del cerebro no se despierta cuando emergen para respirar. Cuando la mitad del cerebro de una foca muestra un sueño de onda lenta, las aletas y los bigotes en su lado opuesto están inmóviles. Mientras están en el agua, estas focas casi no tienen sueño REM y pueden pasar una o dos semanas sin él. Tan pronto como se trasladan a tierra, cambian al sueño REM bilateral y al sueño NREM comparable al de los mamíferos terrestres, sorprendiendo a los investigadores por su falta de «sueño de recuperación» después de perder tanto REM.
Las focas sin orejas duermen biemisféricamente como la mayoría de los mamíferos, bajo el agua, colgando en la superficie del agua o en tierra. Contienen la respiración mientras duermen bajo el agua, y se despiertan regularmente para salir a la superficie y respirar. También pueden colgar con sus fosas nasales sobre el agua y en esa posición tienen sueño REM, pero no tienen sueño REM bajo el agua.
El sueño REM se ha observado en la ballena piloto, una especie de delfín. Las ballenas no parecen tener sueño REM, ni parecen tener ningún problema debido a esto. Una de las razones por las que el sueño REM puede ser difícil en entornos marinos es el hecho de que el sueño REM causa atonía muscular; es decir, una parálisis funcional de los músculos esqueléticos que puede ser difícil de combinar con la necesidad de respirar regularmente.
Los cetáceos que respiran conscientemente duermen, pero no pueden permitirse el lujo de permanecer inconscientes por mucho tiempo, porque pueden ahogarse. Si bien el conocimiento del sueño en cetáceos silvestres es limitado, se ha registrado que los cetáceos dentados en cautiverio exhiben un sueño de onda lenta unihemisférico, lo que significa que duermen con un lado de su cerebro a la vez, para que puedan nadar, respirar conscientemente y evitar tanto los depredadores como el contacto social durante su período de descanso.