La sieste en deux étapes de la pieuvre ouvre la porte à la rêverie

« Heidi » rejouait-elle une scène passionnante de sa vie quotidienne dans un rêve ? Ou avait-il juste des contractions musculaires ?

Les scientifiques ne sont pas d’accord sur ce point, mais une nouvelle étude de l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa (OIST), en collaboration avec l’Université de Washington, pourrait apporter un éclairage à ce sujet.

Les chercheurs ont examiné l’activité cérébrale et la structure de la peau de ces céphalopodes (Piège à poulpe) pendant leur sommeil et ont conclu que leur comportement de sommeil est très similaire à celui des humains. Une phase calme est suivie d’une phase active un peu comme l’éveil, dans laquelle il y a de brèves périodes d’activité frénétique : vos bras et vos yeux tremblent, votre rythme respiratoire s’accélère et votre peau brille de couleurs vives comme lorsque vous êtes éveillé. Cette activité est comparable à l’activité des mouvements oculaires rapides (REM) chez les mammifères, la phase au cours de laquelle la plupart des rêves se produisent.

cognition complexe

“Tous les animaux semblent montrer une certaine forme de sommeil, même les animaux simples comme les méduses et les mouches des fruits. Mais pendant longtemps, seuls les vertébrés étaient connus pour alterner entre deux stades de sommeil différents », explique l’auteur principal Sam Reiter, qui dirige l’unité de neuroéthologie computationnelle à l’OIST.

“Le fait que le sommeil en deux étapes ait évolué indépendamment chez des créatures éloignées telles que les pieuvres, qui ont des structures cérébrales grandes mais complètement différentes de celles des vertébrés, suggère que le fait d’avoir une phase active, similaire à celle de l’éveil, peut être une caractéristique générale du complexe. cognition », explique Leenoy Meshulam, physicien statistique à l’Université de Washington.

consolider les souvenirs

Pour commencer, d’après le récit dans le magazine ‘Nature’, les scientifiques ont vérifié si les pieuvres étaient réellement endormies pendant cette période active. Ils ont testé leur réaction à un stimulus physique et ont découvert que dans les phases de sommeil calme et active, les pieuvres avaient besoin d’une stimulation plus forte avant de réagir, par rapport à lorsqu’elles étaient éveillées. L’équipe a également découvert que si elles empêchaient les pieuvres de dormir ou les interrompaient pendant la phase de sommeil actif, elles entreraient alors en sommeil actif plus tôt et plus fréquemment.

“Ce comportement compensatoire détermine la phase active comme une phase essentielle du sommeil nécessaire au bon fonctionnement des pieuvres”, explique Aditi Pophale, co-auteur de l’étude et doctorante à l’OIST.

Les chercheurs se sont également penchés sur l’activité cérébrale des pieuvres lorsqu’elles sont éveillées et endormies. Pendant le sommeil calme, les scientifiques ont observé des ondes cérébrales caractéristiques qui ressemblent étroitement à certaines formes d’onde observées pendant le sommeil non paradoxal dans le cerveau des mammifères, appelées fuseaux du sommeil. Bien que la fonction exacte de ces formes d’onde ne soit pas claire, même chez l’homme, les scientifiques pensent qu’elles aident à cimenter les souvenirs. À l’aide d’un microscope de pointe construit par le co-auteur de l’étude, Tomoyuki Mano, les chercheurs ont déterminé que ces ondes fusiformes du sommeil sont produites dans des régions du cerveau de la pieuvre associées à l’apprentissage et à la mémoire, ce qui suggère qu’elles jouent un rôle similaire. .

apprendre à dormir

Environ une fois par heure, les pieuvres entraient dans une phase de sommeil actif pendant une minute. Au cours de cette étape, l’activité cérébrale des pieuvres ressemblait étroitement à ce qu’elles avaient lorsqu’elles étaient éveillées, un peu comme le sommeil paradoxal chez l’homme.

Le groupe de recherche a également capturé et analysé l’évolution des motifs cutanés des pieuvres lorsqu’elles sont éveillées et endormies en résolution ultra-élevée 8K.

“En filmant à une résolution aussi élevée, nous pouvons voir comment chaque cellule pigmentaire individuelle se comporte pour créer un motif de peau global”, explique Meshulam. “Cela pourrait nous aider à créer des modèles simples de modèles de peau pour comprendre les principes comportementaux généraux des modèles de sommeil et d’éveil.”

Lorsqu’elles sont éveillées, les pieuvres contrôlent des milliers de minuscules cellules pigmentaires dans leur peau, créant un large éventail de motifs cutanés différents. Ils utilisent ces motifs pour se camoufler dans différents environnements et dans des manifestations sociales ou de menace, comme avertir les prédateurs et communiquer entre eux. Pendant le sommeil actif, les pieuvres traversaient ces mêmes motifs cutanés.

Selon les scientifiques, les similitudes entre le sommeil actif et les états d’éveil pourraient s’expliquer par diverses raisons. Une théorie est que les pieuvres peuvent pratiquer leurs modèles de peau pour améliorer leur comportement de camouflage lorsqu’elles sont éveillées, ou simplement pour maintenir les cellules pigmentaires.

Une autre idée intrigante est que les pieuvres pourraient revivre et apprendre de leurs expériences éveillées, comme chasser ou se cacher d’un prédateur, et réactiver le motif cutané associé à chaque expérience. En d’autres termes, ils pourraient faire quelque chose de similaire à un rêve.

“En ce sens, alors que les humains peuvent signaler verbalement le type de rêves qu’ils ont eu une fois qu’ils se sont réveillés, le motif cutané des pieuvres agit comme une lecture visuelle de leur activité cérébrale pendant le sommeil”, explique Reiter.

Les scientifiques ne savent actuellement pas laquelle de ces explications, le cas échéant, pourrait être correcte, ils poursuivront donc leurs recherches.