خواب فقط استراحت نیست زمانی است که مغز، چه در زنبورها و چه در پستانداران، اطلاعات را پردازش می‌کند، خاطرات را تقویت می‌کند و برای روز بعد آماده می‌شود. سال‌هاست که دانشمندان خواب پستانداران را بررسی کرده‌اند و الگوهای پیچیده‌ای از فعالیت مغزی در زمان استراحت کشف کرده‌اند حال، پژوهشگران دانشگاه ترنتو توجه خود را به موضوعی کمتر شناخته شده معطوف کرده‌اند: زنبورها. یافته‌های آن‌ها مرز بین خواب حشرات و انسان‌ها را کمرنگ می‌کند.
تصور کنید یک زنبور عسل، بی‌حرکت و متصل به میکروسکوپ دو فوتونی، با سر ظریفش زیر نگاه دقیق دانشمندان. شب‌ها، زمانی که زنبورها به طور طبیعی وارد حالت استراحت می‌شوند، پژوهشگران روشن و خاموش شدن ساکت نورون‌ها در لوب‌های شاخک‌شان مرکز فرمان بویایی مغز را ثبت کردند.
آلبرشت هاز، پژوهشگر اصلی، می‌گوید: «برای اولین بار مشاهده کردیم در مغز زنبور عسل خوابیده چه اتفاقی می‌افتد و حالت‌های شبکه‌های عصبی که نشانه‌های خواب هستند را شناسایی کردیم.» چه چیزی کشف کردند؟ وقتی زنبور بی‌حرکت است، شبکه‌های عصبی‌اش به حالتی آرام‌تر و هماهنگ‌تر تغییر می‌کنند. حالتی از خواب که به شدت شبیه فعالیت مغز انسان است.
پردازش بو در خواب
وقتی چشمانت را می‌بندی و نفس عمیق می‌کشی، مغزت هنگام خواب به بوها کمتر توجه می‌کند. همین اتفاق در زنبورها هم می‌افتد. بخش مغز که بوها را شناسایی می‌کند در زمان استراحت کند می‌شود و فقط روی بوهای مهم تمرکز می‌کند هاز توضیح می‌دهد: «ما نشان دادیم که در حالت استراحت، شبکه‌های مغزی زنبورها به مدی هماهنگ و کاهش یافته در پردازش اطلاعات می‌روند، مشابه پستانداران.»داده‌های چندین شب نشان داد که زنبورها در خواب، حالت کاهش درک حسی را تجربه می‌کنند؛ فعالیت مغز کم و شبکه‌های عصبی وارد الگوهای کندتر و ریتمیک‌تر می‌شوند.
پژوهشگران توانستند نشانه‌های عصبی خواب را رمزگشایی کنند. با استفاده از داده‌ها و الگوریتم‌های یادگیری ماشین، مدلی ساختند که با دقت ۹۳٪ بین حالت‌های فعال و استراحت زنبور تمایز قائل می‌شود. خوشه‌های کوچک نورونی در لوب شاخک‌ها که به گلومرولی معروف‌اند، هنگام خواب هماهنگ شدند و الگوهایی شبیه به خواب‌های مغزی پستانداران نشان دادند. لوب شاخک که معمولاً به بوها واکنش نشان می‌دهد، حالا مثل گروه کر با هم هم‌زمان فعالیت می‌کرد.
شبیه‌سازی خواب زنبور
پژوهشگران یک مدل محاسباتی ساختند که مغز مجازی زنبور را شبیه‌سازی می‌کند و الگوهای خواب مشاهده شده را تقلید می‌کند. با کاهش ارتباطات سیناپسی، مدل خواب زنبور را بازتولید کرد؛ خوشه‌های نورونی با هم می‌تپیدند، اما اتصال‌هایشان ضعیف شده بود و شبکه برای استراحت آماده می‌شد.
چه چیزی باعث کند شدن مغز در خواب می‌شود؟ احتمالا گابا، ماده‌ای شیمیایی در مغز که فعالیت سلول‌های عصبی را کاهش می‌دهد در انسان‌ها، گابا باعث کاهش فعالیت مغز در خواب می‌شود و همین عملکرد در زنبورها نیز دیده شده است.
مطالعه نشان داد که نورون‌های بازدارنده در لوب‌های شاخک که گابا ترشح می‌کنند هنگام خواب فعالیت خود را کاهش می‌دهند و این کاهش هماهنگی شبکه گلومرولی را افزایش می‌دهد که با حالات خواب در حیوانات بالاتر مرتبط است.
تأثیر استرس بر خواب زنبورها
زنبورها فقط عسل نمی‌سازند؛ آن‌ها گرده‌افشانی می‌کنند و تعادل اکوسیستم را حفظ می‌کنند. اما اگر خواب آن‌ها مختل شود چه اتفاقی می‌افتد؟ سموم دفع آفات، تغییرات اقلیمی و از بین رفتن زیستگاه می‌توانند الگوهای خواب را به هم بزنند و فرآیندهای حسی‌شان را تحت تأثیر قرار دهند هاز می‌گوید: «این پژوهش برای علوم پایه مهم است، اما به نگرانی جهانی درباره سلامت گرده‌افشان‌ها نیز کمک می‌کند.»
اگر خواب به تثبیت حافظه کمک کند، اختلال در خواب میتواند بر توانایی زنبورها در به خاطر سپردن مسیرهای گل، ارتباط از طریق رقص و واکنش به خطر تأثیر بگذارد. تصور کنید زنبوری که در میان گل‌ها پرواز می‌کند و نقشه ذهنی از مکان‌های شهد را در ذهن دارد، نقشه‌ای که در خواب ساخته و تقویت شده است هاز می‌گوید: «مثلاً زنبورها در خواب حافظه‌ای که به آن‌ها اجازه می‌دهد نقشه شناختی بسازند و برای پیدا کردن غذا استفاده کنند را تثبیت می‌کنند.»
در این مطالعه، فعالیت عصبی لوب‌های شاخک در خواب الگوهایی را تکرار می‌کرد که در زمان بیداری دیده شده بود، انگار مغز روز گذشته را مرور می‌کند. خواب بیش از یک استراحت است؛ فرصتی دوباره برای یادگیری.
تکامل الگوهای خواب
چه چیزی خواب زنبورها به ما درباره خواب انسان می‌گوید؟ بیشتر از آنچه فکر می‌کنید. این مطالعه نشان می‌دهد الگوهای خواب بسیار زود در تکامل ظاهر شده‌اند، خیلی قبل‌تر از پستانداران هاز گفت: «زنبورهای عسل فرصت مطالعه خواب در سطح نورون‌های منفرد را فراهم می‌کنند، کاری که در انسان‌ها ممکن نیست.»
اگر زنبورها و انسان‌ها نشانه‌های خواب مشابهی دارند، شاید دیگر ویژگی‌های خواب مثل تثبیت حافظه و تنظیم حسی نیز حفظ شده باشند. امکانات بی‌پایان است پژوهشگران قصد دارند تأثیر عوامل محیطی مانند سموم دفع آفات بر خواب زنبورها را بررسی کنند و مدل محاسباتی را دقیق‌تر کنند تا ببینند اختلالات شبکه‌ای چگونه بر پردازش حسی تأثیر می‌گذارد.
هدف نهایی فهم زبان جهانی خواب است و اگر زنبورها خواب می‌بینند، خواب‌شان چیست؟ بوی گل‌ها؟ گرمای کندو؟ یا شاید زمزمه دوردست کیهان که در فضای ساکت بین نورون‌ها طنین‌انداز می‌شود؟
نکات کلیدی درباره خواب زنبورها
1. زنبورها هم خواب واقعی دارند: زنبورها هنگام شب وارد حالتی شبیه به خواب می‌شوند. در این حالت، فعالیت مغزی آن‌ها کاهش می‌یابد، هماهنگ می‌شود و الگوهایی مشابه با امواج مغزی در خواب انسان بروز می‌یابد.
2. کاهش پردازش حسی در خواب: لوب‌های شاخکی مغز زنبور که مسئول پردازش بو هستند در خواب فعالیت‌شان کم می‌شود. این کاهش به مغز اجازه می‌دهد انرژی را ذخیره کرده و تنها به بوهای مهم واکنش نشان دهد.
3. حافظه در خواب تقویت می‌شود: در خواب، مغز زنبور الگوهای عصبی دیده‌شده در بیداری را بازپخش می‌کند. این فرایند باعث تقویت نقشه‌های ذهنی، مسیرهای پرواز و حافظه گل‌ها می‌شود درست مانند فرآیند تثبیت حافظه در انسان.
4. نقش گابا: ماده شیمیایی گابا که در انسان موجب آرام‌سازی مغز در خواب می‌شود، در زنبورها هم نقش مشابهی دارد و باعث کاهش فعالیت نورون‌ها در خواب می‌شود.
5. اختلال در خواب = خطر برای گرده‌افشانی: استرس‌های محیطی مثل آفت‌کش‌ها و تغییرات اقلیمی می‌توانند خواب زنبورها را مختل کنند. این اختلال ممکن است به ضعف در یادآوری مسیرها، کاهش توانایی واکنش به تهدیدها و اختلال در رقص‌های ارتباطی منجر شود.
6. الگویی برای مطالعه خواب در سطح نورون: زنبورها به دلیل مغز کوچک اما پیچیده‌شان، فرصت منحصربه‌فردی برای مطالعه دقیق خواب در سطح تک‌نورون‌ها فراهم می‌کنند، چیزی که در انسان فعلاً ممکن نیست.
بیشتر بدانیم: تهدیدهای پنهان حشرات
لینک منبع: earth
نظرات کاربران