Parallèles surprenants avec le sommeil paradoxal humain

Comme les humains, les pieuvres font la transition entre deux phases de sommeil – une phase calme et une phase active qui ressemble au sommeil paradoxal chez les mammifères. Mais cela pourrait-il signifier que les pieuvres rêvent ?

Lorsque les pieuvres dorment, leurs périodes calmes de sommeil sont ponctuées de courtes périodes d’activité frénétique. Leurs bras et leurs yeux se contractent, leur rythme respiratoire s’accélère et leur peau s’illumine de couleurs vives.

Maintenant, des chercheurs de l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa (OIST), en collaboration avec l’Université de Washington, ont examiné de près l’activité cérébrale et la structuration de la peau chez les poulpes (Piège à poulpe) pendant cette période active de sommeil et ont découvert qu’ils ressemblaient étroitement à l’activité neuronale et au comportement de structuration de la peau observés à l’état de veille. Une activité semblable à un éveil se produit également pendant le sommeil paradoxal (REM) chez les mammifères – la phase au cours de laquelle la plupart des rêves se produisent.

Pendant le sommeil calme, l’octopus laqueus apparaît blanc et immobile. Ce sommeil calme est rythmé par des bouffées de sommeil qui montrent une activité de veille (sommeil actif) environ toutes les heures. Crédit : Keishu Asada (OIST)

L’étude, publiée le 28 juin dans la revue Naturemet en évidence les similitudes remarquables entre le comportement de sommeil des pieuvres et des humains et fournit des informations fascinantes sur l’origine et la fonction du sommeil.

“Tous les animaux semblent montrer une forme de sommeil, même des animaux simples comme les méduses et les mouches des fruits. Mais pendant longtemps, seulement

” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>vertebrates were known to cycle between two different sleep stages,” said senior author, Professor Sam Reiter, who leads the Computational Neuroethology Unit at OIST.

These new revelations into how octopuses sleep came through a visit to OIST by Dr. Leenoy Meshulam, a statistical physicist at the
Une pieuvre du

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>espèce[{“attribute=””>species Octopus laqueus change ses motifs cutanés pendant le sommeil actif. Crédit : OIST

Pour commencer, les scientifiques ont vérifié si les pieuvres étaient vraiment endormies pendant cette période active. Ils ont testé la façon dont les pieuvres répondaient à un stimulus physique et ont découvert que lorsqu’elles étaient à la fois dans la phase 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 s’ils empêchaient les pieuvres de dormir ou les perturbaient pendant la phase active du sommeil, les pieuvres entraient plus tard dans le sommeil actif plus tôt et plus fréquemment.

“Ce comportement compensatoire définit la phase active comme étant une phase essentielle du sommeil nécessaire au bon fonctionnement des pieuvres”, a déclaré Aditi Pophale, co-premier auteur de l’étude et doctorant 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 les humains, les scientifiques pensent qu’elles aident à consolider les souvenirs. À l’aide d’un microscope de pointe construit par le co-premier auteur, le Dr Tomoyuki Mano, les chercheurs ont déterminé que ces ondes fusiformes du sommeil se produisent dans les régions du cerveau des pieuvres associées à l’apprentissage et à la mémoire, ce qui suggère que ces ondes remplissent potentiellement une fonction similaire. aux humains.

Environ une fois par heure, les pieuvres entraient dans une phase de sommeil actif pendant environ une minute. Au cours de cette étape, l’activité cérébrale des pieuvres ressemblait de très près à leur activité cérébrale lorsqu’elles étaient éveillées, tout 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 avec une résolution aussi élevée, nous pouvons voir comment chaque cellule pigmentée individuelle se comporte afin de créer un motif de peau global”, a déclaré le Dr Meshulam. “Cela pourrait nous aider à créer des modèles de schémas de peau simples pour comprendre les principes généraux du comportement de réveil et de sommeil.”

Lorsqu’elles sont éveillées, les pieuvres contrôlent des milliers de minuscules cellules pigmentées dans leur peau, créant une vaste gamme de modèles de peau différents. Ils utilisent ces motifs pour se camoufler dans différents environnements et dans des manifestations sociales ou de menace, telles que l’avertissement des prédateurs et la communication les uns avec les autres. Pendant le sommeil actif, les scientifiques ont rapporté que les pieuvres parcouraient ces mêmes motifs cutanés.

Les similitudes entre le sommeil actif et les états d’éveil pourraient s’expliquer par diverses raisons, ont déclaré les scientifiques. Une théorie est que les pieuvres peuvent pratiquer leurs modèles de peau pour améliorer leur comportement de camouflage au réveil, ou simplement 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 ne peuvent signaler verbalement le type de rêves qu’ils ont eu qu’une fois réveillés, le motif cutané des pieuvres agit comme une lecture visuelle de leur activité cérébrale pendant le sommeil”, a déclaré le professeur Reiter.

Il a ajouté: «Nous ne savons actuellement pas laquelle de ces explications, le cas échéant, pourrait être correcte. Nous sommes très intéressés à enquêter plus avant.

Référence : “Sillage de la peau et activité neuronale pendant le sommeil de la pieuvre” par Aditi Pophale, Kazumichi Shimizu, Tomoyuki Mano, Teresa L. Iglesias, Kerry Martin, Makoto Hiroi, Keishu Asada, Paulette Garcia Andaluz, Thi Thu Van Dinh, Leenoy Meshulam et Sam Reiter, 28 juin 2023, Nature.
DOI : 10.1038/s41586-023-06203-4