Il sonno negli animali: come dormono e come sognano

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Anche gli animali dormono; a quanto sappiamo finora, tutti gli animali dormono, non è stato ancora scoperto un animale che non dorma; ognuno però dorme a modo suo; ad esempio, c’è chi dorme di notte e sta sveglio di giorno (animali diurni) e chi dorme di giorno e sta sveglio di notte (notturni); ma ogni specie ha sviluppato particolari e talvolta sorprendenti modi di dormire, in base all’ambiente in cui vive e alle attività che svolge per nutrirsi, cacciare, sfuggire ai predatori, ecc.

Monitorare il sonno degli animali non è facile ma questi studi sono importanti per comprendere la funzione originaria del sonno, rintracciando la sua radice evolutiva; ciò può aiutare a capire un po’ meglio anche come funziona il sonno umano.
Non sappiamo ancora esattamente a cosa serva dormire e perché dobbiamo assolutamente farlo, ma deve essere qualcosa di importante, visto che per gli animali ciò rappresenta un momento di grande vulnerabilità e di rischio di predazione. 

Anche gli animali  più elementari dormono: recentemente è stata dimostrata l’esistenza di un comportamento molto simile al sonno perfino nelle meduse: la medusa Cassiopea, uno tra gli organismi più primitivi, è priva di cervello e di sistema nervoso, eppure dorme anche lei.

SOMMARIO:

• Il sonno negli insetti
• Come dormono gli uccelli
• Come dormono i pesci
• Come dormono i rettili
• Il sonno nei mammiferi
• Il letargo
• Gli animali sognano? Sonno REM e sogni negli animali

Il sonno negli insetti

Anche gli insetti dormono. I moscerini drosofila melanogaster (moscerini della frutta) attraversano ritmi circadiani di attività e inattività. Se Il moscerino viene disturbato durante il suo naturale periodo di inattività, poi ha bisogno di recuperare il riposo perso. Osservando questi piccoli insetti, abbiamo potuto comprendere molto sul funzionamento dei ritmi circadiani che regolano anche molte funzioni del nostro corpo.

Mosche e formiche dormono 4 o 5 ore al giorno, distribuite in centinaia di pisolini da un minuto.

🐝🐝 Le api dormono tra i 30 e 90 minuti al giorno, con sonnellini di 30-50 secondi, ed è stato dimostrato che usano il sonno per immagazzinare ricordi a lungo termine.

In effetti, man mano che si approfondiva lo studio del sonno degli insetti, sono emerse sempre più similitudini con il sonno di mammiferi e  uccelli. 

Sebbene negli insetti non sia evidente la fase REM, una delle scoperte più interessanti avvenuta di recente ha dato un chiaro indizio della sua presenza; si è visto che i ragni salticidi  (ragni che non costruiscono la tela, ma saltano per catturare le prede) manifestano anche loro una fase REM; benché i loro occhi siano fissi, e non possano quindi in nessun modo muoverli, hanno dei tubuli retinici che si muovono per reindirizzare lo sguardo; studiando dei piccoli ragnetti in cui la cuticola era ancora trasparente e lasciava intravedere i tubuli, si è visto che durante il sonno si muovono come gli occhi degli umani in fase REM, e con la stessa durata dei periodi di sonno REM. In questi ragni si sono notati anche accenni di atonia muscolare nelle zampette, che si arricciano perché il corpo si rilassa.

Come dormono gli uccelli

Gli uccelli hanno un sonno simile a quello dei mammiferi, con fasi REM e NREM, anche se la percentuale di sonno REM è minore di quella dei mammiferi; quando vengono privati di sonno, poi recuperano con un sonno più profondo. Gli uccelli che dormono in ambienti in cui sono esposti ai predatori hanno un sonno meno profondo rispetto agli uccelli che dormono in ambienti più protetti.

Gli uccelli hanno un SONNO UNIEMISFERICO: ciò significa che metà cervello dorme, mentre l’altra metà è sveglia.

SONNO UNIEMISFERICO = dormire con solo metà cervello.
L’‘emisfero addormentato si alterna, in modo che entrambi gli emisferi possano riposarsi allo stesso modo. Il sonno uniemisferico può essere solo un sonno a onde lente non REM; il sonno REM deve per forza verificarsi in entrambi gli emisferi.
Oltre che negli uccelli, il sonno emisferico è presente in animali acquatici o che passano molto tempo in acqua, come balene, delfini, coccodrilli, foche, otarie, ecc, che hanno bisogno di risalire periodicamente in superficie per respirare.

 

Il sonno uniemisferico si rivela utile agli uccelli anche durante le migrazioni.
Studiando il germano reale  si è visto che gli uccelli posizionati ai margini dello stormo sono  più vigili rispetto a quelli al centro, e hanno il compito di sorveglianti: tengono l’occhio aperto sempre rivolto verso l’esterno, in modo da scorgere eventuali predatori.

Studi sugli uccelli migratori, come la fregata maggiore, hanno  dimostrato che dormono pochissimo mentre migrano e fanno molti micropisolini; quando invece sono a terra, hanno un sonno completamente diverso.

Come dormono i pesci

C’è ancora molto da scoprire sul sonno dei pesci; per molto tempo si è ipotizzato che non dormissero perché i loro occhi sono sempre aperti (ma del resto, non hanno palpebre!) e pare non smettano mai di muoversi, di nuotare.
Il effetti stare sempre in movimento li aiuta a filtrare l’ossigeno dall’acqua e respirare; tuttavia alcuni pesci hanno dei momenti di riposo in cui smettono di muoversi, rimangono fermi, rilassati e insensibili sul fondo del mare, o riparati in qualche nascondiglio; si può dire allora che stiano dormendo. Tuttavia possono rinunciare a questi momenti di riposo durante i periodi di migrazione, deposizione delle uova e cure parentali. Alcuni pesci preferiscono riposare di giorno, altri di notte; nella stessa specie la differenza può essere determinata da fattori come la temperatura, la disponibilità di cibo, lo stare in branco o soli. E ci possono anche essere differenze che dipendono dall’età del pesce: gli anziani dormono di più.

Altri pesci, invece, nuotano sempre, ma probabilmente hanno imparato a dormire nuotando, specialmente quando devono fare lunghi percorsi lineari (è come se dormissero con inserito una specie di ‘pilota automatico’ che gli consente di avanzare lo stesso).

Un tempo si riteneva che anche gli squali non dormissero mai, perché si muovono sempre; ma osservandoli meglio si è visto che in realtà dormono anche loro, schiacciando pisolini di 5 minuti tra un pasto e l’altro. Di giorno dormono chiudendo gli occhi per ripararsi dalla luce; di notte, invece li lasciano spesso anche aperti.

Come dormono i rettili

I rettili dormono, e se vengono privati di sonno, recuperano dormendo più profondamente. Alcuni rettili acquatici, come il coccodrillo, manifestano un sonno uniemisferico: dormire con solo metà cervello gli consente di risalire periodicamente in superficie per respirare.

Ma la cosa più sorprendente è stata la recente scoperta che anche i rettili hanno il sonno REM.

Forse il sonno REM era già presente nei dinosauri e non è comparso, come si ipotizzava inizialmente, con uccelli e mammiferi.

Il sonno nei mammiferi

C’è una grandissima varietà di bisogno di sonno tra i mammiferi: alcuni dormono tantissimo e altri pochissimo. In linea di massima si è osservato che:

• Più sono grandi, meno ore dormono (con eccezione dei grandi felini come tigri e leoni, che non avendo predatori, si concedono sonni lunghi).
• I carnivori dormono più a lungo degli onnivori, e più a lungo ancora degli erbivori; infatti gli erbivori devono ruminare, masticare molto, e trascorrono gran parte del loro tempo di veglia in uno stato di sonnolenza. 
• i mammiferi che dormono nascosti, come pipistrelli o roditori, tendono ad avere sonnellini più lunghi e più profondi di quelli in costante allerta..
• Per certi animali l’alimentazione influenza il sonno: è questo il caso dei pipistrelli, che dormono molto perché preferiscono conservare le energie tranne che per le poche ore notturne in cui sono disponibili le loro prede di insetti. Gli ornitorinchi invece si nutrono di crostacei, che sono molto nutrienti, e quindi non hanno bisogno di trascorrere tanto tempo svegli per cercare cibo.
• Un animale in cattività dorme di più dei suoi simili che vivono allo stato brado. Ad esempio, il koala in cattività dorme 22 ore al giorno, in natura invece solo 14.
• I cuccioli tendono a dormire molto più a lungo degli adulti.

Le scimmie dormono parecchio; agli scimpanzé piace stare comodi: pare infatti che siano gli unici primati a prepararsi con cura dei veri e propri giacigli per riposare comodamente sugli alberi.

Gli esseri umani dormono meno di molti altri onnivori, ma per il resto non straordinariamente di più o di meno rispetto ad altri mammiferi. 
Gli animali che ci somigliano di più nel sonno non sono però le scimmie, ma i maiali: hanno più o meno i nostri stessi ritmi, i nostri tempi e le nostre fasi.
In ogni caso pare che nessun essere dorma con la stessa intensità e profondità ciclica e regolare degli esseri umani. 

I cavalli, e in genere tutti gli ungulati erbivori, possono dormire stando in piedi, ma quando arriva il sonno REM (che provoca atonia muscolare) devono assolutamente sdraiarsi, seppur per brevi periodi. Anche le giraffe e gli elefanti fanno così. Questi animali si sono adattati a dormire in piedi perché così, se dovesse sopraggiungere un predatore o un altro pericolo, sarebbero subito pronti a scappare; alzarsi da terra invece richiede più tempo,  specialmente se l’animale è grande e pesante. 
I pipistrelli dormono appesi testa in giù perché per loro da questa posizione è più facile prendere subito il volo in caso di necessità. 

Le balene, grandi mammiferi marini, si concedono solo pochi minuti di sonno uniemisferico, perché per loro è essenziale tornare a respirare in superficie. Le balene hanno pochissimo sonno REM; in effetti, poiché comporta atonia muscolare, è molto rischioso, potrebbe farle affogare. I loro piccoli possono dormire di più e hanno anche più sonno REM, ma per loro non c’è pericolo di affogare: dormono appoggiati al corpo della madre, ed è lei che li porta a galla per farli respirare; la madre in questo periodo dorme di meno, anche perché deve difendere il suo piccolo dai predatori.

I capodogli dormono in posizione verticale, in branco, vicino alla superficie dell’acqua, in modo da poter facilmente affiorare a respirare: spettacolare vedere i loro corpi formare delle specie di monumentali colonne viventi in mezzo al mare! in quel momento il rischio maggiore per loro è costituito dalle navi; mentre sono addormentati non le sentono arrivare e potrebbero essere investiti.

I pennipedi come le foche e le otarie adottano anch’essi il sonno uniemisferico quando sono in acqua, ma quando sono sulla terraferma si abbandonano ad un sonno completo.

Il letargo

Il letargo non è un semplice sonno; è uno stato ancora più profondo del sonno, una specie di “ibernazione”, in cui l’animale non reagisce più agli stimoli esterni, riduce il proprio tasso metabolico, la temperatura corporea, il battito del cuore. È una strategia messa a punto da alcuni animali per superare condizioni ambientali critiche; quando non c’è molta disponibilità di cibo, risulta più conveniente porsi in uno stato di massimo risparmio energetico. Quando va in letargo, l’animale è vulnerabile, per cui si rifugia a dormire nascosto in una tana. Funzioni come l’escrezione di sostanze nocive viene interrotta, e anche per questo è uno stato pericoloso, rischioso.
Gli orsi tipicamente vanno in letargo nel periodo invernale, ma ci sono molti altri animali che si mettono temporaneamente “in pausa”: tartarughe, rane, ghiri, marmotte, ecc. Non sempre si tratta di un ‘letargo’ vero e proprio: per il ghiro è più corretto dire che passa buona parte dell’anno in uno stato di torpore in cui molte funzioni sono rallentate, la temperatura, il battito cardiaco e il metabolismo si riducono; così affronta le avversità della cattiva stagione.

La marmotta ogni tanto, quando la temperatura cala molto, deve interrompere il suo letargo e si risveglia. Quando la temperatura si abbassa troppo, certe molecole importanti per il sistema immunitario e cardiocircolatorio l’organismo non riesce a produrle.
Le marmotte alla fine del periodo di letargo non sono riposate, anzi, il loro fisico è provato e carente di energie, di nutrienti.

Si è visto che i mammiferi hanno bisogno di dormire perfino durante il letargo: anche se da un punto di vista metabolico consumano di più durante il sonno che durante il letargo, preferiscono perdere un po’ della loro energia per dormire; ciò significa che il sonno serve a qualcosa in più che a risparmiare energie, perché altrimenti agli animali non converrebbe affatto interrompere il letargo per dormire, rimarrebbero nella condizione di minimo dispendio energetico.

Gli animali sognano? Sonno REM e sogni negli animali

Gli animali ovviamente non possono raccontarci i loro sogni; ma osservando i loro movimenti nel sonno si può ipotizzare che stiano sognando: sbuffano, muovono gli arti, la bocca, gli occhi, emettono dei piccoli lamenti, ecc.

Jouvet negli anni ‘60 fece esperimenti con i gatti: facendo una piccola operazione al tronco encefalico, interruppe il meccanismo che innesca la paralisi motoria del sonno REM; poté così vedere che i gatti, quando entravano nella fase REM, si muovevano come se stessero dando la caccia ad un topo.

I primatologi hanno notato che lo scimpanzè a volte ‘parla nel sonno’, o meglio, comunica attraverso gli arti; probabilmente sogna di dialogare, di comunicare e ripete nel sonno i gesti che fa da sveglio quando vuole esprimersi.

Interessante è anche osservare il polpo quando dorme; infatti il polpo quando è a caccia assume determinati colori che lo caratterizzano; se durante il sonno noi vediamo comparire lo stesso schema di colori, allora è molto probabile che il polpo in quel momento stia sognando di cacciare.
Recentemente si è anche visto un polpo che probabilmente ha avuto un incubo, perché oltre a cambiare colore e agitarsi nel sonno, si è svegliato di colpo emettendo una nuvola di inchiostro, come se volesse proteggersi da un nemico.

In molti animali si è visto che c’è un’attivazione molto forte della corteccia occipitale quando dormono, e questo è un indizio che stanno facendo dei sogni visivi, allucinatori, come quelli che noi facciamo durante la fase REM.

Il sonno REM è rilevabile facilmente nei mammiferi terrestri e negli uccelli; inizialmente si pensava che il sonno REM potesse essere una prerogativa solo di questi animali, ma poi si è è rilevata la presenza di fasi REM anche in alcuni rettili e insetti.

Già ho detto della scoperta del sonno REM nei ragni salticidi, e anche nel drago barbuto australiano.

Resta in ogni caso difficile immaginare come possano essere i sogni di animali come questi che, a differenza di mammiferi e uccelli, non hanno la neocorteccia, la parte di corteccia cerebrale importante per apprendimento, linguaggio, memoria, coscienza, percezioni sensoriali e anche per molte capacità che facilitano la formazione di sogni complessi. 

A proposito di sonno REM, è assolutamente necessario parlare degli ornitorinchi, perché questi sono forse gli animali con la fase REM più lunga; inizialmente non c’erano evidenze dell’esistenza del loro sonno REM, perché in loro non si manifesta nel cervello anteriore, ma nel tronco encefalico; anche in questo caso, il fatto che il cervello non sia interessato dal sonno REM rende difficile immaginare come (e se) questi animali possano sognare.

In generale, si è visto che nei mammiferi i predatori sperimentano più sonno REM rispetto alle prede. Inoltre animali più grandi tendono a rimanere in fase REM più a lungo; il ciclo completo di REM e non-REM dura circa 90 minuti negli esseri umani, 22 minuti nei gatti e 12 minuti nei ratti.

D’altro canto, ci sono alcuni mammiferi in cui il sonno REM è assente o molto ridotto perché per loro costituisce un momento rischioso; è il caso di:

• Animali che corrono un grande rischio di essere predati: hanno poco REM perché non possono permettersi di rilassare tutti i muscoli; devono essere sempre pronti a scappare.
• Cetacei (balene, delfini, ecc): anche per il loro l’atonia del sonno REM è pericolosa perché se si rilassano completamente, vanno troppo a fondo, rischiando di morire affogati.

Si è notato che tra i cuccioli il sonno REM è più lungo in quegli animali che alla nascita risultano più immaturi; quelli che invece alla nascita hanno grado di autonomia simile agli adulti, hanno anche cicli di sonno più simili a quelli degli adulti, con meno sonno REM. Ciò ha portato ad ipotizzare che il sonno REM e i sogni aiutino a far maturare il sistema nervoso.

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FONTI:

• https://en.wikipedia.org/wiki/Rapid_eye_movement_sleep#In_other_animals
• https://en.wikipedia.org/wiki/Sleep_in_animals
• https://en.wikipedia.org/wiki/Unihemispheric_slow-wave_sleep
• https://en.m.wikipedia.org/wiki/Sleep_in_fish

IMG: Christopher Woods, Hussain Kaouri, Frank C. Müller,