De eenvoudigweg vreemde manieren waarop vogels slapen en wat dit betekent voor de slaapwetenschap

Mensen doen heel weinig als ze slapen. Dit lijkt misschien niet zo erg, totdat je dolfijnen ziet slapen en zwemmen met de pod. Of zeehonden, die kunnen slapen terwijl ze uitkijken naar haaien. Beter nog, er zijn vogels die een deel van hun hersenen kunnen laten slapen terwijl ze, ja, vliegen.

Hoewel slapen voor mensen misschien eenvoudig lijkt – liggen, je ogen sluiten, schaapjes tellen – is de manier waarop het werkt behoorlijk mysterieus, zelfs voor de experts die het bestuderen. Waarom hebben we slaap nodig? En welk evolutionair voordeel zou onze acht uur onbeschermd dutten ons kunnen opleveren? Kijken naar het bredere dierenrijk maakt de zaken alleen maar ingewikkelder. De meeste dieren slapen – en op allerlei vreemde manieren die, op het eerste gezicht, nogal verbijsterend zijn.

Dergelijke bevindingen hebben ‘veel tot nadenken over slaap geïnspireerd’, zegt Niels Rattenborg, onderzoeker aan het Max-Planck Instituut voor Biologische Intelligentie in Duitsland, gespecialiseerd in de slaap van vogels. Door de ongebruikelijke slaappatronen in het dierenrijk te observeren, kunnen we beginnen met het ontrafelen van de mysteries van hoe onze hersenen werken.

Eén oog open

Het vermogen van sommige dieren om de helft van hun hersenen tegelijk in slaap te brengen, in het taalgebruik van onderzoekers unihemisferische langzame slaap genoemd, werd voor het eerst beschreven bij tuimelaars in de jaren zeventig.

Bij dit fenomeen vertoont de ene helft van de hersenen de grote, langzame hersengolfpatronen die wijzen op slaap, terwijl de andere helft de kleine, snelle golven vertoont die optreden wanneer de hersenen wakker zijn op iets dat een elektro-encefalogram wordt genoemd en dat de elektrische activiteit in de hersenen meet. Wanneer de linkerhersenhelft slaapt, blijft het rechteroog van het dier open, en omgekeerd, met de rechterhersenhelft en het linkeroog (als je je nog herinnert van de middelbare school, heeft elke hersenhelft de neiging de andere kant van het lichaam te controleren, dus de linkerhersenhelft bestuurt het rechterlichaam).

“Hiermee kunnen ze hun omgeving in de gaten houden terwijl ze wat langer slapen”, zegt Rattenborg.

Unihemisferische langzame golfslaap is onderzocht bij tuimelaars, bruinvissen, dolfijnen uit de Amazone, beluga-walvissen, grienden en sommige soorten zeehonden, en, meer recentelijk, bij vogels.

De grote fregatvogels die Rattenborg heeft bestudeerd, zijn bijvoorbeeld ook in staat om gedurende korte perioden met één oog open te slapen, zowel tijdens de vlucht als wanneer ze op het land zijn geplaatst. Vogels ervaren unihemisferische slaap en iets dat asymmetrische slaap wordt genoemd, waarbij de ene hersenhelft slaapt en de andere hersengolfactiviteit vertoont halverwege tussen slaap en waakzaamheid, gedurende korte perioden.

Hoewel het fenomeen bij veel soorten nog niet is onderzocht, veronderstelt Rattenborg dat het in slaap brengen van de helft van de hersenen een veelvoorkomend vermogen is bij vogels. “Het lijkt erop dat vogels over het algemeen dit vermogen hebben”, zegt hij. “Sommigen doen het meer dan anderen, maar iedereen lijkt het in ieder geval een beetje te kunnen.”

Wetenschappers weten nog steeds niet hoe dieren het doen of waarom slechts sommige dieren op deze manier kunnen slapen. Maar het voordeel lijkt duidelijk: deze dieren kunnen hun hersenen laten rusten terwijl ze anders volledig op hun hoede zouden moeten zijn.

Met een paar knipoogjes stiekem

Eén ding is duidelijk: slaap is op de een of andere manier noodzakelijk om te overleven. Er zijn veel hypothesen over het waarom, maar het is een van de grote biologische mysteries die nog moet worden opgelost. Het grootste probleem met slapen, tenminste in het wild, is dat het dier hierdoor gevaar loopt. Welke prooi is gemakkelijker te vangen dan een prooi die slaapt? Dit is waarschijnlijk de reden waarom de natuur veel innovatieve manieren heeft gevonden om in slaap te vallen.

Neem dolfijnen, beluga’s en soortgelijke soorten die gewoonlijk met de helft van hun hersenen slapen, en blijf langzaam zwemmen terwijl ze dat doen. Sommige soorten stoppen nooit met zwemmen, zoals de dolfijn uit de Amazone-rivier, terwijl van andere, zoals beluga’s, bekend is dat ze af en toe aan de oppervlakte rusten.

Deze vorm van slaap kan deze zeezoogdieren op verschillende manieren helpen. In de eerste plaats zou het hen kunnen helpen bij het navigeren door turbulente golven nabij het oceaanoppervlak, het reguleren van hun lichaamstemperatuur en het zorgen voor een regelmatige ademhaling terwijl ze rusten.

Er is gedocumenteerd dat dolfijnen slapen en zwemmen met hun ogen open en naar de groep gericht, wat erop wijst dat ze proberen bij de groep te blijven. “Moederdolfijnen en pasgeboren kalveren zullen zij aan zij zwemmen, waarbij het kalf en de moeder naar elkaar kijken”, zegt Rattenborg.

Zeehonden kunnen ook de helft van hun hersenen tegelijk slapen terwijl ze op hun zij, neusgaten en staart uit het water drijven met een peddelvin om de zeehond in balans te houden. Het oog dat naar het water kijkt blijft open, waarschijnlijk om hongerige haaien en orka’s in de gaten te houden.

Voor vogels zou het vermogen om half te slapen soortgelijke functies kunnen vervullen.

“Zelfs in het menselijk brein is slaap vaak een lokaal fenomeen… Het neemt niet altijd het hele brein in één keer in beslag.”

“Het stelt vogels in staat de inherente gevaren van slapen op de grond en tijdens de vlucht te verzoenen met de gelijktijdige behoefte aan slaap”, zegt Rattenborg.

Grote fregatvogels, grote zeevogels die maanden achtereen over de open oceaan vliegen zonder te landen, laten af ​​en toe de helft of zelfs alle hersenen rusten terwijl ze vliegen. De vogels hebben de neiging dit te doen terwijl ze in een spiraalvormige luchtstroom vliegen, waarbij ze hun ogen open houden terwijl ze naar de bocht kijken, mogelijk om niet in botsing te komen met andere medepassagiers.

Op de grond hebben eenden die aan de randen van de groep slapen de neiging om met één oog open te slapen, terwijl eenden in het midden volledig in slaap vallen en beide ogen sluiten. Degenen aan de rand kunnen de wacht houden en opletten voor gevaar.

Eerste nachteffect

Mensen hebben duidelijk niet het vermogen om door te gaan terwijl ze slapen, maar het begrijpen van de slaap van vogels en dolfijnen heeft onderzoekers geholpen om ook de menselijke slaap beter te begrijpen.

“We erkennen nu volledig dat slaap zelfs in het menselijk brein vaak een lokaal fenomeen is”, zegt Rattenborg. “Het bezet niet altijd tegelijkertijd het hele brein.”

Deze slaappatronen bij dieren geïnspireerde onderzoekers in 2016 om nader te onderzoeken waarom mensen over het algemeen slecht slapen tijdens de eerste nacht in een nieuwe omgeving (zoals in een slaaponderzoekslaboratorium), een model dat het ‘eerste nachteffect’ wordt genoemd. Ze ontdekten dat mensen tijdens de eerste nacht minder goed met de linkerhersenhelft sliepen dan met de rechterhelft, en dat ze eerder reageerden op geluiden die door het rechteroor werden gespeeld. (Een latere studie gepubliceerd in 2024 gaf aan dat het vroege nachteffect de visuele plasticiteit in de hersenen kan beïnvloeden.)

“Je had enige vaardigheid nodig om de omgeving te monitoren”, zegt Rattenborg over het onderzoek (hij was niet bij het onderzoek betrokken). Tegen de tweede nacht hadden beide hersenhelften echter de neiging samen te slapen.

Het bestuderen van de slaap bij zeezoogdieren kan ons ook helpen slaapstoornissen bij mensen beter te begrijpen. “Het bestuderen van deze slaappatronen kan helpen verklaren wat er misgaat bij menselijke slaapstoornissen waarbij de hersenen er niet in slagen volledig ‘uit te schakelen’, zoals slapeloosheid, parasomnieën en slaapgerelateerde bewegingsstoornissen”, zegt Oleg Lyamin, Ph.D., een vooraanstaand onderzoeker aan het AN Severtsov Instituut voor Ecologie en Evolutie in Rusland, die al tientallen jaren de slaap bij zeezoogdieren bestudeert.

En sommige onderzoekers passen het idee van slaap als een lokaal fenomeen toe op de studie van herstel na traumatisch hersenletsel. Beschadigde gebieden genereren vaak langzame hersengolven, wat duidt op slaap, zelfs als de persoon wakker is, zoals weergegeven in de figuur recent onderzoek van een groep in Italië. Een beter begrip van dit fenomeen kan het herstel en de cognitie helpen verbeteren.

“Het is een duidelijk voorbeeld van hoe het bestuderen van slaap en ongewone dieren zonder enig duidelijk direct verband of nut voor mensen kan leiden tot nieuwe gedachten die ervoor zorgen dat we op een nieuwe manier over menselijke slaap gaan nadenken”, zegt Rattenborg. Een van de vele die ons zouden kunnen helpen de vele onontdekte mysteries te ontrafelen die nog steeds aanwezig zijn in de slaapwetenschap.