ssaki mają duże zróżnicowanie w zjawiskach snu. Na ogół przechodzą przez okresy naprzemiennego snu non-REM i REM, ale te manifestują się inaczej. Konie i inne roślinożerne zwierzęta kopytne mogą spać stojąc, ale muszą koniecznie położyć się na sen REM (co powoduje atonię mięśniową) przez krótki czas. Żyrafy, na przykład, wystarczy położyć się do snu REM na kilka minut na raz. Nietoperze śpią wisząc do góry nogami. Samce pancerników dostają erekcji podczas snu bez REM, a odwrotność występuje u szczurów. Wczesne Ssaki zajmowały się polifazowym snem, dzieląc sen na wiele napadów dziennie. Wyższe dzienne kwoty snu i krótsze cykle snu u gatunków polifazowych w porównaniu z gatunkami jednofazowymi sugerują, że sen polifazowy może być mniej skutecznym środkiem osiągania korzyści snu. Małe gatunki o wyższym BMR mogą zatem mieć mniej wydajny schemat snu. Wynika z tego, że ewolucja snu jednofazowego może być dotychczas nieznaną zaletą rozwoju większych rozmiarów ciała ssaków, a tym samym niższego BMR.
czasami uważa się, że sen pomaga oszczędzać energię, chociaż ta teoria nie jest w pełni odpowiednia, ponieważ zmniejsza metabolizm tylko o około 5-10%. Dodatkowo obserwuje się, że ssaki wymagają snu nawet podczas hipometabolicznego stanu hibernacji, w którym w rzeczywistości jest to utrata energii netto, ponieważ zwierzę powraca z hipotermii do eutermii, aby zasnąć.
zwierzęta nocne mają wyższą temperaturę ciała, większą aktywność, rosnącą serotoninę i zmniejszający się kortyzol w nocy—odwrotność dobowych zwierząt. Zwierzęta nocne i dobowe mają zwiększoną aktywność elektryczną w jądrze nadżerkowym i odpowiadające im wydzielanie melatoniny z szyszynki w nocy. Nocne ssaki, które mają tendencję do czuwania w nocy, mają wyższą melatoninę w nocy, podobnie jak ssaki dzienne. I chociaż usunięcie szyszynki u wielu zwierząt znosi rytmy melatoniny, nie zatrzymuje rytmów okołodobowych całkowicie-chociaż może je zmienić i osłabić ich reakcję na Sygnały świetlne. Poziom kortyzolu u zwierząt dobowych zwykle wzrasta w ciągu nocy, osiąga szczyt w godzinach przebudzenia i zmniejsza się w ciągu dnia. U zwierząt dobowych senność wzrasta w nocy.
DurationEdit
różne ssaki śpią w różnych ilościach. Niektóre, takie jak nietoperze, śpią 18-20 godzin dziennie, podczas gdy inne, w tym żyrafy, śpią tylko 3-4 godziny dziennie. Mogą występować duże różnice nawet między blisko spokrewnionymi gatunkami. Istnieją również różnice między badaniami laboratoryjnymi i terenowymi: na przykład naukowcy w 1983 r.poinformowali, że leniwce w niewoli spały prawie 16 godzin dziennie, ale w 2008 r., kiedy opracowano miniaturowe rejestratory neurofizjologiczne, które można było przymocować do dzikich zwierząt, leniwce w przyrodzie spały tylko 9,6 godziny na dobę.
podobnie jak w przypadku ptaków, Główną zasadą dla ssaków (z pewnymi wyjątkami, patrz poniżej) jest to, że mają one dwa zasadniczo różne etapy snu: sen REM i SEN NREM (patrz wyżej). Nawyki żywieniowe ssaków związane są z długością snu. Dzienna potrzeba snu jest najwyższa u mięsożerców, niższa u wszystkożerców i najniższa u roślinożerców. Ludzie śpią mniej niż wiele innych wszystkożernych, ale poza tym nie niezwykle dużo lub niezwykle mało w porównaniu z innymi ssakami.
wiele roślinożerców, takich jak przeżuwacze (takie jak bydło), spędza większość czasu na przebudzeniu w stanie senności, co może częściowo tłumaczyć ich stosunkowo niskie zapotrzebowanie na sen. U roślinożerców widoczna jest odwrotna korelacja między masą ciała a długością snu; duże ssaki śpią mniej niż mniejsze. Uważa się, że korelacja ta wyjaśnia około 25% różnicy w ilości snu między różnymi ssakami. Ponadto długość określonego cyklu snu jest związana z wielkością zwierzęcia; średnio większe zwierzęta będą miały dłuższe cykle snu niż mniejsze zwierzęta. Ilość snu jest również sprzężona z czynnikami takimi jak podstawowy metabolizm, masa mózgu i względna masa mózgu. Czas snu wśród gatunków jest również bezpośrednio związany z podstawową przemianą materii (BMR). Szczury, które mają wysoki BMR, śpią do 14 godzin dziennie, podczas gdy słonie i żyrafy, które mają niższy BMR, śpią tylko 2-4 godziny dziennie.
zasugerowano, że gatunki ssaków, które inwestują w dłuższy czas snu, inwestują w układ odpornościowy, ponieważ gatunki z dłuższym czasem snu mają wyższą liczbę białych krwinek. Ssaki urodzone z dobrze rozwiniętymi systemami regulacyjnymi, takie jak koń i żyrafa, mają zwykle mniej snu REM niż gatunki, które są mniej rozwinięte po urodzeniu, takie jak koty i szczury. Wydaje się to odzwierciedlać większą potrzebę snu REM wśród noworodków niż wśród dorosłych u większości gatunków ssaków. Wiele ssaków śpi przez dużą część każdego 24-godzinnego okresu, gdy są bardzo młode. Żyrafa śpi tylko 2 godziny dziennie w około 5-15 minutowych sesjach. Koale są najdłużej śpiącymi ssakami, około 20-22 godzin dziennie. Jednak wieloryby i niektóre inne delfiny nie śpią w pierwszym miesiącu życia. Zamiast tego młode delfiny i wieloryby często odpoczywają, naciskając swoje ciało obok ciała matki, podczas gdy ona pływa. Gdy matka pływa, utrzymuje swoje potomstwo na powierzchni, aby zapobiec ich utonięciu. Pozwala to młodym delfinom i wielorybom odpocząć, co pomoże utrzymać ich układ odpornościowy w zdrowiu, a z kolei ochroni je przed chorobami. W tym okresie matki często poświęcają sen dla ochrony swoich młodych przed drapieżnikami. Jednak w przeciwieństwie do innych ssaków dorosłe delfiny i wieloryby są w stanie przejść bez snu przez miesiąc.
porównawcze średnie okresy snu u różnych ssaków (w niewoli) powyżej 24 godzin
- konie – 2 godziny
- słonie – 3+ godziny
- krowy – 4,0 godz.
- żyrafy – 4,5 godz.
- ludzie – 8,0 godz.
- króliki – 8.4 godziny
- szympansy – 9,7 godziny
- Lisy Rude – 9,8 godziny
- psy – 10,1 godziny
- myszy domowe – 12,5 godziny
- koty – 12,5 godziny
- Lwy – 13,5 godziny
- dziobaki – 14 godzin
- wiewiórki – 15 godzin
- wielkie pancerniki – 18,1 godz.
- małe brązowe nietoperze – 19,9 godz.
powodem dużych różnic jest fakt, że ssaki „drzemiące w ukryciu, takie jak nietoperze lub gryzonie, mają zwykle dłuższe, głębsze drzemki niż te, które są w ciągłej gotowości.”Lwy, które nie boją się drapieżników, również mają stosunkowo długie okresy snu, podczas gdy słonie muszą jeść przez większość czasu, aby utrzymać swoje ogromne ciała. Małe brązowe nietoperze oszczędzają energię z wyjątkiem kilku godzin każdej nocy, kiedy ich zdobycz owadów jest dostępna, a dziobaki jedzą wysokoenergetyczną dietę skorupiaków i dlatego prawdopodobnie nie muszą spędzać tyle czasu na jawie, co wiele innych ssaków.
RodentsEdit
badanie przeprowadzone przez Datta pośrednio wspiera ideę, że pamięć korzysta ze snu. Skonstruowano pudełko, w którym pojedynczy szczur mógł swobodnie poruszać się z jednego końca na drugi. Dno Skrzynki wykonane było ze stalowego rusztu. W pudełku świeciło światło, któremu towarzyszył dźwięk. Po pięciosekundowym opóźnieniu nastąpi porażenie prądem. Po rozpoczęciu szoku szczur mógł przenieść się na drugi koniec pudełka, natychmiast kończąc szok. Szczur mógł również użyć pięciosekundowego opóźnienia, aby przejść na drugi koniec pudełka i całkowicie uniknąć wstrząsu. Długość wstrząsu nigdy nie przekroczyła pięciu sekund. Powtórzono to 30 razy dla połowy szczurów. Druga połowa, grupa kontrolna, została umieszczona w tym samym badaniu, ale szczury były zszokowane niezależnie od reakcji. Po każdym treningu szczur był umieszczany w klatce na sześć godzin nagrań poligraficznych. Proces ten był powtarzany przez trzy kolejne dni. Podczas sesji nagraniowej posttrial sleep, szczury spędziły 25.47% więcej czasu w fazie REM snu po próbach uczenia się niż po próbach kontrolnych.
obserwacja badania Datta polega na tym, że grupa ucząca się spędziła 180% więcej czasu w SWS niż grupa kontrolna podczas sesji nagrywania snu po próbie. Badanie to pokazuje, że po aktywności eksploracji przestrzennej, wzorce komórek miejsca hipokampa są reaktywowane podczas SWS po eksperymencie. Szczury biegały po torze liniowym, używając nagród na obu końcach. Szczury były następnie umieszczane na torze na 30 minut, aby umożliwić im dostosowanie (PRE), następnie biegały po torze z ćwiczeniami nagradzanymi przez 30 minut (RUN), a następnie pozwalano im odpoczywać przez 30 minut.
podczas każdego z tych trzech okresów zebrano dane EEG w celu uzyskania informacji na temat etapów snu szczurów. Średnie współczynniki wypalania komórek miejsca hipokampu podczas przedobjawowych SWS (PRE) i trzech dziesięciominutowych interwałów w POOBJAWOWYCH SWS (POST) obliczono przez uśrednianie w 22 sesjach biegowych z siedmiu szczurów. Wyniki wykazały, że dziesięć minut po sesji próbnej nastąpił wzrost średniej szybkości wypalania komórek miejsca hipokampa o 12% z poziomu sprzed. Po 20 minutach średnia szybkostrzelność szybko powróciła do poziomu sprzed. Podwyższone wypalanie komórek miejsca hipokampa podczas SWS po eksploracji przestrzennej może wyjaśnić, dlaczego w badaniu Datta odnotowano podwyższony poziom snu wolnofalowego, ponieważ zajmował się on również formą eksploracji przestrzennej.
u szczurów brak snu powoduje utratę wagi i obniżenie temperatury ciała. Szczury nie śpią przez czas nieokreślony rozwijają zmiany skórne, hiperfagię, utratę masy ciała, hipotermię i ostatecznie śmiertelną sepsę. Brak snu utrudnia również gojenie się oparzeń na szczurach. W porównaniu z grupą kontrolną, badania krwi szczurów pozbawionych snu wykazały 20% zmniejszenie liczby białych krwinek, co stanowi istotną zmianę w układzie odpornościowym.
badanie z 2014 r.wykazało, że pozbawienie myszy snu zwiększyło wzrost raka i osłabiło zdolność układu odpornościowego do kontrolowania nowotworów. Naukowcy odkryli wyższe poziomy makrofagów związanych z nowotworem m2 i cząsteczek TLR4 u myszy pozbawionych snu i zaproponowali to jako mechanizm zwiększonej podatności myszy na wzrost raka. Komórki M2 hamują układ odpornościowy i pobudzają wzrost guza. Cząsteczki TRL4 są cząsteczkami sygnalizacyjnymi w aktywacji układu odpornościowego.
MonotremesEdit
ponieważ monotremes (Ssaki składające jaja) są uważane za jedną z ewolucyjnie najstarszych grup ssaków, były przedmiotem szczególnego zainteresowania w badaniach snu ssaków. Ponieważ wczesne badania tych zwierząt nie mogły znaleźć wyraźnych dowodów na sen REM, początkowo zakładano, że taki sen nie istnieje w monotremach, ale rozwinął się po tym, jak monotremy odłączyły się od reszty linii ewolucyjnej ssaków i stały się oddzielną, odrębną grupą. Jednak nagrania EEG pnia mózgu w monotremach wykazują wzór wypalania, który jest dość podobny do wzorców obserwowanych w śnie REM u wyższych ssaków. W rzeczywistości największa ilość snu REM znana u jakiegokolwiek zwierzęcia znajduje się w dziobaku. Aktywacja REM w ogóle nie rozciąga się na przedplecze u dzioborożców, co sugeruje, że nie śnią. Średni czas snu dziobaka w ciągu 24 godzin jest uważany za tak długi, jak 14 godzin, choć może to być spowodowane ich wysokokaloryczną dietą skorupiaków.
ssaki Wodneedytuj
konsekwencją zapadnięcia w głęboki sen dla morskich gatunków ssaków może być uduszenie i utonięcie lub stanie się łatwą zdobyczą dla drapieżników. Tak więc delfiny, wieloryby i płetwonogie (foki) angażują się w unihemispheric sleep podczas pływania, co pozwala jednej półkuli mózgu pozostać w pełni funkcjonalną, podczas gdy druga idzie spać. Półkula, która śpi na przemian, dzięki czemu obie półkule mogą być w pełni wypoczęte. Podobnie jak ssaki lądowe, płetwonogie, które śpią na lądzie, zapadają w głęboki sen, a obie półkule ich mózgu wyłączają się i są w trybie pełnego uśpienia. Niemowlęta ssaków wodnych nie mają snu REM w okresie niemowlęcym; sen REM wzrasta wraz z wiekiem.
do ssaków wodnych należą m.in. foki i wieloryby. Uszczelki bez uszu i uszate uszczelki rozwiązały problem spania w wodzie za pomocą dwóch różnych metod. Foki uszate, jak wieloryby, wykazują unihemispheric snu. Śpiąca połowa mózgu nie budzi się, gdy wynurza się, aby oddychać. Kiedy połowa mózgu foki wykazuje sen wolnofalowy, płetwy i wąsy po przeciwnej stronie są nieruchome. Podczas gdy w wodzie, te foki prawie nie mają snu REM i mogą przejść tydzień lub dwa bez niego. Gdy tylko poruszają się na lądzie, przechodzą na obustronny sen REM i SEN NREM porównywalny do snu ssaków lądowych, zaskakując badaczy brakiem „snu regeneracyjnego” po braku tak dużej ilości REM.
foki bez uszu śpią półkulowo jak większość ssaków, pod wodą, wiszące na powierzchni wody lub na lądzie. Wstrzymują oddech podczas snu pod wodą i budzą się regularnie, aby wynurzyć się i oddychać. Mogą również wisieć z nozdrzami nad wodą i w tej pozycji mają sen REM, ale nie mają snu REM pod wodą.
sen REM zaobserwowano u wieloryba pilotującego, gatunku delfinów. Wieloryby nie wydają się mieć snu REM, ani nie wydają się mieć z tego powodu żadnych problemów. Jednym z powodów, dla których sen REM może być trudny w warunkach morskich, jest fakt, że sen REM powoduje atonię mięśniową; to znaczy, funkcjonalny paraliż mięśni szkieletowych, który może być trudny do połączenia z potrzebą regularnego oddychania.
świadome oddychanie waleni śpią, ale nie mogą sobie pozwolić na długo być nieprzytomne, ponieważ mogą utonąć. Podczas gdy wiedza na temat snu u dzikich waleni jest ograniczona, uzębione walenie w niewoli wykazywały jednopisferyczny sen wolnofalowy (USWS), co oznacza, że śpią z jedną stroną mózgu na raz, aby mogły pływać, oddychać świadomie i unikać zarówno drapieżników, jak i kontaktów społecznych podczas okresu odpoczynku.