Se
sabe que algunos vencejos, pájaros cantores y aves marinas vuelan sin
parar durante varios días, semanas o meses a medida que atraviesan el
mundo. Los científicos saben que el vuelo continuado genera efectos
adversos y, como consecuencia, afecta el rendimiento de las aves. Estos
efectos son mitigados por el sueño que, obligadamente, deben cumplir
diariamente.
Investigadores del Instituto Max Planck observaron, por primera vez, que las aves pueden dormir durante el vuelo. Midieron la actividad cerebral de las fragatas y encontraron que duermen en vuelo, lo hacen con un hemisferio cerebral o con ambos hemisferios al mismo tiempo. Estas aves, a pesar que son capaces de experimental todos las fases del sueño en vuelo, dormían menos de una hora al día, lo cual es apenas una fracción del tiempo dedicado a dormir cuando no están volando. Sin embargo, la manera cómo las fragatas se han adaptado a tan poco sueño sigue siendo un misterio.
¿Cómo puede dormir un ave en vuelo sin chocar con los obstáculos o caerse? Una respuesta sería que desactivan la mitad del cerebro, tal como lo hacen los ánades reales. Al dormir, estos patos silvestres, mantienen un hemisferio cerebral despierto y el ojo correspondiente abierto, lo cual es suficiente para mantenerse lejos de otras aves, o de amenazas potenciales. Sobre la base de estos hallazgos y el hecho de que los delfines pueden nadar mientras duermen, se asume comúnmente que las aves también confían en este tipo de piloto automático para navegar y mantener el control aerodinámico durante el vuelo.
Sin embargo, también es posible que las aves hayan desarrollado una forma de burlar al sueño. El reciente descubrimiento de que los correlimos –Aves playeras, machos que compiten por las hembras pueden volar durante varias semanas a pesar de dormir muy poco, planteó la posibilidad de que las aves simplemente renuncian por completo al sueño. Pero, esta afirmación es pura especulación si no se mide directamente el estado del cerebro de un pájaro mientras duermen en vuelo.
Para determinar si realmente duermen en vuelo y cómo lo hacen, los investigadores necesitaban registrar los cambios en la actividad cerebral y el comportamiento que distingue a la vigilia de los dos tipos de sueño que experimentan las aves: sueño de onda lenta (SWS) y el movimiento ocular rápido (REM). Para esto, Niels Rattenborg se asoció con Alexei Vyssotski (Universidad de Zurich y el Instituto Federal Suizo de Tecnología, ETH) para desarrollar un pequeño dispositivo para medir los cambios en la actividad cerebral electroencefalográfico y los movimientos de la cabeza de pájaros volando.
La investigación lo realizaron, con el biólogo de aves marinas del Ecuador, Sebastián Cruz, del Parque Nacional de Galápagos. El equipo se centró en las grandes fragatas que anidan en la isla. Estas son aves marinas que pasan semanas volando sin parar sobre el océano en busca de peces y calamares que son conducidos a la superficie por depredadores marinos. Los investigadores colocaron temporalmente esta pequeña "caja negra de vuelo" en la cabeza de fragatas hembras. Los datos almacenados revelaron que, durante los vuelos de búsqueda de alimento que duran hasta diez días, lograban cubrir cerca de 3.000 kilómetros. Durante este tiempo, la grabadora registró la actividad del EEG de ambos hemisferios y movimientos de la cabeza del cerebro, mientras que un dispositivo GPS en la parte posterior de las aves realizaba el seguimiento de su posición y altitud. Luego, que las aves volvían a tierra, los dejaban descansar y, posteriormente, eran re-capturados para retirar el equipo de monitoreo.
En el análisis de los datos de vuelo se reveló que las fragatas duermen de dos maneras. Durante el día, las aves se mantuvieron despiertas mientras realizaba la búsqueda activa de oportunidades de alimento. A medida que el sol se ponía, el patrón del EEG de despierto cambiaba a un patrón de SWS por períodos que duraban varios minutos. Sorprendentemente, el SWS podía ocurrir con un hemisferio a la vez o ambos hemisferios juntos. La presencia de tales estados de sueño bihemisférico indica que no se requiere el sueño unihemisferico para mantener el control aerodinámico. Sin embargo, cuando se compara con dormir en tierra, SWS era más a menudo unihemisférico que en vuelo. Al examinar cuidadosamente los movimientos de las fragatas, los investigadores descubrieron pistas sobre por qué duermen de manera unihemisférica en vuelo. Cuando los pájaros vuelan en círculos sobre las corrientes de aire, el hemisferio conectado con el ojo correspondiente a la dirección del giro, estaba despierto mientras que el otro estaba en sueño, lo que sugiere que las aves estaban viendo a dónde iban. Es decir, las fragatas pueden mantener el ojo abierto hacia afuera para ver a otras aves y evitar colisiones, de forma similar a los patos que mantienen un ojo despierto para evitar a los depredadores, señalaron los científicos.
Además de experimentar ambos tipos de SWS en vuelo, en raras ocasiones estos SWS fueron interrumpidos por breves episodios de sueño REM. Aunque este hallazgo puede parecer sorprendente para los científicos que estudian el sueño en mamíferos, en base a la experiencia de los que investigan aves, no es tan sorprendente. En contraste con los mamíferos, en el que los episodios de sueño REM son largos y acompañados por una pérdida completa de tono muscular, en las aves, los episodios de sueño REM sólo duran segundos. Además, aunque una reducción en el tono muscular puede provocar que la cabeza caiga durante el sueño REM aviar, las aves son capaces de soportar (incluso parados en una pata) durante este estado. Del mismo modo, cuando las fragatas entraron en el sueño REM su cabeza cayó momentáneamente, pero su patrón de vuelo se mantuvo sin cambios.
Tal vez la mayor sorpresa fue que a pesar de ser capaces de experimentar todos los tipos de sueño, en promedio, las fragatas dormían sólo 42 minutos por día. Por el contrario, cuando volvían a tierra dormían durante más de doce horas por día. Además, los episodios de sueño eran más largos y más profundos en tierra. En conjunto, esto sugiere que en realidad las fragatas permanecen con poco sueño durante el vuelo. Pero aún no está claro por qué duermen tan poco durante el vuelo, incluso por la noche. Puede ser que, según lo demostrado por estudios anteriores, sea debido a que las fragatas siguen los remolinos oceánicos que predicen las buenas condiciones para conseguir alimento durante todo el día y la noche. Curiosamente, la baja cantidad de sueño en vuelo sugiere que esta tarea requiere más atención que la proporcionada por dormir con la mitad del cerebro a la vez. De manera que, las fragatas se enfrentan a demandas ecológicas para permanecen con plena atención 24/7, mientras están sobrevolando el mar.
A largo plazo los científicos esperan determinar cómo las fragatas son capaces de mantener un rendimiento con tan poco sueño. Entre las personas, se requiere dormir luego de conducir un auto si tan solo tuviste pocas horas de sueño. Por qué nosotros, y muchos otros animales, sufren dramáticamente por la pérdida de sueño, mientras que algunas aves son capaces de realizar su actividad con mucho menos sueño, sigue siendo un misterio. La contrastación de los resultados del estudio de las fragatas con la gran cantidad de pruebas que subrayan la importancia del sueño en otros animales, puede proporcionar nuevas perspectivas sobre nuestra comprensión del sueño y las consecuencias de su pérdida.
Con información del Instituto Max Planck
Fuente: http://www.ciencias.pe
Investigadores del Instituto Max Planck observaron, por primera vez, que las aves pueden dormir durante el vuelo. Midieron la actividad cerebral de las fragatas y encontraron que duermen en vuelo, lo hacen con un hemisferio cerebral o con ambos hemisferios al mismo tiempo. Estas aves, a pesar que son capaces de experimental todos las fases del sueño en vuelo, dormían menos de una hora al día, lo cual es apenas una fracción del tiempo dedicado a dormir cuando no están volando. Sin embargo, la manera cómo las fragatas se han adaptado a tan poco sueño sigue siendo un misterio.
¿Cómo puede dormir un ave en vuelo sin chocar con los obstáculos o caerse? Una respuesta sería que desactivan la mitad del cerebro, tal como lo hacen los ánades reales. Al dormir, estos patos silvestres, mantienen un hemisferio cerebral despierto y el ojo correspondiente abierto, lo cual es suficiente para mantenerse lejos de otras aves, o de amenazas potenciales. Sobre la base de estos hallazgos y el hecho de que los delfines pueden nadar mientras duermen, se asume comúnmente que las aves también confían en este tipo de piloto automático para navegar y mantener el control aerodinámico durante el vuelo.
Sin embargo, también es posible que las aves hayan desarrollado una forma de burlar al sueño. El reciente descubrimiento de que los correlimos –Aves playeras, machos que compiten por las hembras pueden volar durante varias semanas a pesar de dormir muy poco, planteó la posibilidad de que las aves simplemente renuncian por completo al sueño. Pero, esta afirmación es pura especulación si no se mide directamente el estado del cerebro de un pájaro mientras duermen en vuelo.
Para determinar si realmente duermen en vuelo y cómo lo hacen, los investigadores necesitaban registrar los cambios en la actividad cerebral y el comportamiento que distingue a la vigilia de los dos tipos de sueño que experimentan las aves: sueño de onda lenta (SWS) y el movimiento ocular rápido (REM). Para esto, Niels Rattenborg se asoció con Alexei Vyssotski (Universidad de Zurich y el Instituto Federal Suizo de Tecnología, ETH) para desarrollar un pequeño dispositivo para medir los cambios en la actividad cerebral electroencefalográfico y los movimientos de la cabeza de pájaros volando.
La investigación lo realizaron, con el biólogo de aves marinas del Ecuador, Sebastián Cruz, del Parque Nacional de Galápagos. El equipo se centró en las grandes fragatas que anidan en la isla. Estas son aves marinas que pasan semanas volando sin parar sobre el océano en busca de peces y calamares que son conducidos a la superficie por depredadores marinos. Los investigadores colocaron temporalmente esta pequeña "caja negra de vuelo" en la cabeza de fragatas hembras. Los datos almacenados revelaron que, durante los vuelos de búsqueda de alimento que duran hasta diez días, lograban cubrir cerca de 3.000 kilómetros. Durante este tiempo, la grabadora registró la actividad del EEG de ambos hemisferios y movimientos de la cabeza del cerebro, mientras que un dispositivo GPS en la parte posterior de las aves realizaba el seguimiento de su posición y altitud. Luego, que las aves volvían a tierra, los dejaban descansar y, posteriormente, eran re-capturados para retirar el equipo de monitoreo.
En el análisis de los datos de vuelo se reveló que las fragatas duermen de dos maneras. Durante el día, las aves se mantuvieron despiertas mientras realizaba la búsqueda activa de oportunidades de alimento. A medida que el sol se ponía, el patrón del EEG de despierto cambiaba a un patrón de SWS por períodos que duraban varios minutos. Sorprendentemente, el SWS podía ocurrir con un hemisferio a la vez o ambos hemisferios juntos. La presencia de tales estados de sueño bihemisférico indica que no se requiere el sueño unihemisferico para mantener el control aerodinámico. Sin embargo, cuando se compara con dormir en tierra, SWS era más a menudo unihemisférico que en vuelo. Al examinar cuidadosamente los movimientos de las fragatas, los investigadores descubrieron pistas sobre por qué duermen de manera unihemisférica en vuelo. Cuando los pájaros vuelan en círculos sobre las corrientes de aire, el hemisferio conectado con el ojo correspondiente a la dirección del giro, estaba despierto mientras que el otro estaba en sueño, lo que sugiere que las aves estaban viendo a dónde iban. Es decir, las fragatas pueden mantener el ojo abierto hacia afuera para ver a otras aves y evitar colisiones, de forma similar a los patos que mantienen un ojo despierto para evitar a los depredadores, señalaron los científicos.
Además de experimentar ambos tipos de SWS en vuelo, en raras ocasiones estos SWS fueron interrumpidos por breves episodios de sueño REM. Aunque este hallazgo puede parecer sorprendente para los científicos que estudian el sueño en mamíferos, en base a la experiencia de los que investigan aves, no es tan sorprendente. En contraste con los mamíferos, en el que los episodios de sueño REM son largos y acompañados por una pérdida completa de tono muscular, en las aves, los episodios de sueño REM sólo duran segundos. Además, aunque una reducción en el tono muscular puede provocar que la cabeza caiga durante el sueño REM aviar, las aves son capaces de soportar (incluso parados en una pata) durante este estado. Del mismo modo, cuando las fragatas entraron en el sueño REM su cabeza cayó momentáneamente, pero su patrón de vuelo se mantuvo sin cambios.
Tal vez la mayor sorpresa fue que a pesar de ser capaces de experimentar todos los tipos de sueño, en promedio, las fragatas dormían sólo 42 minutos por día. Por el contrario, cuando volvían a tierra dormían durante más de doce horas por día. Además, los episodios de sueño eran más largos y más profundos en tierra. En conjunto, esto sugiere que en realidad las fragatas permanecen con poco sueño durante el vuelo. Pero aún no está claro por qué duermen tan poco durante el vuelo, incluso por la noche. Puede ser que, según lo demostrado por estudios anteriores, sea debido a que las fragatas siguen los remolinos oceánicos que predicen las buenas condiciones para conseguir alimento durante todo el día y la noche. Curiosamente, la baja cantidad de sueño en vuelo sugiere que esta tarea requiere más atención que la proporcionada por dormir con la mitad del cerebro a la vez. De manera que, las fragatas se enfrentan a demandas ecológicas para permanecen con plena atención 24/7, mientras están sobrevolando el mar.
A largo plazo los científicos esperan determinar cómo las fragatas son capaces de mantener un rendimiento con tan poco sueño. Entre las personas, se requiere dormir luego de conducir un auto si tan solo tuviste pocas horas de sueño. Por qué nosotros, y muchos otros animales, sufren dramáticamente por la pérdida de sueño, mientras que algunas aves son capaces de realizar su actividad con mucho menos sueño, sigue siendo un misterio. La contrastación de los resultados del estudio de las fragatas con la gran cantidad de pruebas que subrayan la importancia del sueño en otros animales, puede proporcionar nuevas perspectivas sobre nuestra comprensión del sueño y las consecuencias de su pérdida.
Con información del Instituto Max Planck
Fuente: http://www.ciencias.pe
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