Een van de grote, onopgeloste mysteries in de wetenschap is precies waarom mensen en andere dieren slapen. Er zijn tal van hypothesen: men gelooft dat slaap belangrijk is om onze organen zichzelf te laten repareren en essentieel is voor het ontwikkelen van herinneringen. Maar het is onduidelijk waarom dat broodnodige onderhoud pas plaatsvindt nadat we in een onbewuste toestand zijn geraakt, waardoor we kwetsbaar zijn voor roofdieren. Een manier om het raadsel van de slaap op te lossen, is om de oorsprong ervan te onderzoeken, en een nieuwe studie in het tijdschrift Nature met zebravissen onthult dat het slaappatroon dat bij mensen en veel andere dieren wordt gevonden minstens 450 miljoen jaar geleden is geëvolueerd.
Onderzoekers bouwden een speciale fluorescerende lichtplaatmicroscoop die de hele kleine vis tot afzonderlijke cellen kon afbeelden. Ze hebben ook genetisch gemanipuleerde vissen, zodat hun spieren en neuronen zouden oplichten in aanwezigheid van calcium, dat vrijkomt wanneer die cellen actief zijn. Ze immobiliseerden vervolgens slapende twee weken oude zebravissen, die transparant zijn, in een agar-oplossing. Ze konden ook de hartslag, oogbewegingen, spierspanning en andere gegevens vastleggen met behulp van een op fluorescentie gebaseerd slaapstudieapparaat dat ze ontwikkelden.
Ze ontdekten dat de vissen slaapcycli doormaakten die vergelijkbaar zijn met die van mensen, inclusief periodes die het team 'langzame burst-slaap' en 'voortplantende slaap' noemde. Hoewel ze geen willekeurige oogbeweging (REM) vertoonden, wat alomtegenwoordig is bij zoogdieren, hebben hun ogen rolde terug in hun kassen. Hun hersen- en spierkenmerken, maar ook de hormonen die de slaap reguleren, waren allemaal vergelijkbaar met die in zoogdieren. "Ze verliezen spiertonus, hun hartslag daalt, ze reageren niet op stimuli - het enige echte verschil is een gebrek aan snelle oogbewegingen tijdens de REM-slaap", zegt senior auteur Philippe Mourrain van Stanford University in een persbericht.
De studie suggereert dat de basisprincipes van slaap ontstonden voordat zoogdieren en vissen 450 miljoen jaar geleden van een gemeenschappelijke voorouder in de oceaan afweken, ongeveer 150 miljoen jaar eerder dan eerder werd gedacht. "Deze handtekeningen [van slaap] hebben echt belangrijke functies - ook al weten we misschien niet wat ze zijn - die honderden miljoenen jaren van evolutie hebben overleefd, " vertelt de eerste auteur Louis Leung, slaaponderzoeker bij Stanford, aan Tina Hesman. Saey bij Science News .
"We hadden echt niet verwacht zoveel overeenkomsten te vinden met slaap bij mensen en zoogdieren, " vertelt Mourrain tegen Kashmira Gander op Newsweek . "Om te zien, in een levende gewervelde, de complexe choreografie van hersen- en spieractiviteit tijdens wakker-slaap overgangen en slaap was verbluffend."
De bevinding betekent dat onderzoekers mogelijk de kleine vis - al een nietje in de wetenschappelijke laboratoria - kunnen gebruiken om slaapstoornissen te onderzoeken en slaapmiddelen te testen. Momenteel zijn veel studies afhankelijk van muizen, die nachtdieren zijn, om slaap te onderzoeken. Leung zegt in het persbericht dat de vis wellicht een betere oplossing is voor mensen. "Omdat de neurale kenmerken van vissen in wezen dezelfde zijn als die van ons, kunnen we informatie over hen gebruiken om nieuwe leads te genereren voor geneesmiddelenonderzoeken", zegt hij. "Omdat zebravissen net als mensen dagdieren zijn, is het misschien biologisch gezien nauwkeuriger om visslaap voor sommige aspecten met mensen te vergelijken."
Terwijl de nieuwe technologie die wordt gebruikt om de slapende vis in beeld te brengen, alom wordt geprezen, meldt Jenny Howard van National Geographic dat niet iedereen denkt dat de slaapcycli in de vissen analoog zijn aan zoogdieren. Om te beginnen wijst slaapwetenschapper Jerry Siegel aan de Universiteit van Californië, Los Angeles, erop dat de onderzoekers naar zeer jonge vissen keken en dat slaappatronen bij jonge dieren en volwassenen bijna universeel verschillen in het dierenrijk.
"Je kunt niet alleen zeggen dat slaap slaap is, " zegt hij, erop wijzend dat slaappatronen ongelooflijk gevarieerd zijn, waarbij sommige soorten drie uur per dag gesloten worden en anderen 20 uur afdrijven. Sommige dieren hebben REM-cycli, en sommige niet.
Mourrain is echter optimistischer over het gebruik van de kleine zwemmer in slaaponderzoek, zelfs als de nachtelijke routines van de zebravis niet precies hetzelfde zijn als die van mensen. "Mensen vergeten dat gewervelde dieren allemaal erg op elkaar lijken in hun lichaamsorganisatie en organen, " vertelt hij Gander van Newsweek . "We delen niet alleen een ruggengraat die ons ruggenmerg, de rest van de hersenen en de neurochemie beschermt waardoor neuronen kunnen communiceren, is uiterst behouden."
Hij wijst erop dat de vissen al worden gebruikt in veel medisch onderzoek, waaronder cardiovasculair en kankeronderzoek, en gelooft dat deze studie aantoont dat ze ook kunnen worden gebruikt in slaap- en neurowetenschappen.
