¿Duermen los pájaros en vuelo? ¿Qué significa la palabra arqueopterix? Una niña llora por la URSS: en la Unión Soviética todo era real.

Se sabe que algunas aves pueden realizar vuelos increíblemente largos, lo que hasta ahora seguía siendo un misterio para los científicos. Algunos investigadores han planteado la hipótesis de que pajaros migratorios de alguna manera logra dormir durante el vuelo. Nuevo experimento, realizado por un equipo internacional de científicos, probó esta teoría al demostrar que las aves pueden tomar una siesta mientras continúan volando flotando sobre corrientes de aire ascendentes.

Se colocaron dispositivos de rastreo en las fragatas.

Los resultados del estudio de Niels Rattenborg del Instituto Max Planck y sus colegas de otras instituciones se han publicado en la revista Nature Communications. Los científicos han presentado evidencia de que durante el vuelo, las aves pueden dormir, ya sea manteniendo activa la mitad del cerebro o apagando temporalmente ambos hemisferios del cerebro. Es de destacar que las aves migratorias conservan su capacidad de navegación incluso durante el llamado "sueño REM", en el que el cuerpo pierde temporalmente el tono muscular.

Es bien sabido que aves como los vencejos y las limícolas son capaces de cubrir grandes distancias durante las migraciones. Por lo tanto, sugieren los científicos, tales aves deberían haber desarrollado la capacidad de apagar una mitad del cerebro durante algún tiempo, dando descanso a la otra, sin correr el riesgo de estrellarse en vuelo. Los delfines tienen un mecanismo de regulación del sueño similar. Les permite mantenerse a flote sin hundirse cuando duermen.

Sin embargo, hasta ahora, no ha habido evidencia científica concreta para esta suposición. Para confirmar su teoría, Rattenborg y sus colegas registraron directamente la actividad cerebral de las aves durante el vuelo. Su objetivo era establecer qué tipo de sueño, de onda lenta o REM, está presente en las aves durante vuelos largos.

Junto con investigadores de la Universidad de Zúrich y el Instituto Federal Suizo de Tecnología, el equipo de Rattenborg desarrolló un pequeño dispositivo que se amarró a la cabeza de un pájaro y registró la actividad cerebral y el movimiento de la cabeza del pájaro.

Se escogieron como objeto de estudio las fragatas que anidan en las Islas Galápagos. Estas aves a menudo tienen que pasar varias semanas volando sobre el océano en busca de presas. Como resultado, como parte del estudio, con un pequeño dispositivo en la cabeza, las fragatas volaron unos 3.000 kilómetros sin parar a descansar.

Después de retirar las grabadoras y analizar los datos del vuelo, los investigadores hicieron descubrimientos sorprendentes. Resultó que las aves estaban despiertas solo durante el día, pero después de la puesta del sol cambiaron al modo de vuelo estacionario (en contraste con el modo activo de búsqueda de alimento) y el dispositivo comenzó a registrar el sueño de ondas lentas, que podría durar hasta varios minutos. .

Resultó ser curioso y completamente inesperado para los científicos que el sueño de ondas lentas pudiera registrarse tanto en un hemisferio (como supusieron inicialmente los investigadores) como en ambos hemisferios al mismo tiempo. Los investigadores concluyeron que, en general, las aves no necesitan la actividad constante de uno de los hemisferios del cerebro para el control aerodinámico. Sin embargo, tal sueño ocurrió en el marco de este estudio muy a menudo, cuando los pájaros, dando vueltas, se elevaban sobre las corrientes de aire. Esto sugiere que las aves dormían literalmente con un ojo mientras miraban con el otro para no toparse con obstáculos.

En cuanto a la fase del sueño REM, cabe señalar que difiere en las aves de un tipo de sueño similar en los mamíferos. A diferencia de los humanos, cuyas fases de sueño REM son largas y provocan una pérdida total del tono muscular, en las aves esta fase dura solo unos segundos. Sin embargo, debido a la pérdida de tono muscular, la cabeza de las aves cae durante el sueño REM, pero esto no afecta el vuelo en sí.

A pesar de esto asombrosa habilidad dormir durante el vuelo, la duración total del sueño de las fragatas resultó ser extremadamente pequeña. En promedio, estas aves dormían solo 42 minutos por noche. Por el contrario, estas mismas aves suelen dormir 12 horas al día cuando están en tierra. Un contraste tan llamativo en el comportamiento de las aves sigue siendo un misterio para los científicos.

¿Alguna vez te has preguntado cómo duermen los animales? Por ejemplo, ¿cómo se adormecen y duermen los pájaros? ¿Cómo se las arreglan para hacer esto, porque cubren largas distancias durante varios días o semanas sin "paradas"?

Las aves y los mamíferos tienen mucho en común en este asunto.

Es algo sorprendente que las aves, que tienen más en común con los reptiles, sean similares a los mamíferos en cuestiones de sueño. De hecho, los miembros de la clase Bird son los únicos animales (aparte de los mamíferos) que se caracterizan por fases de sueño lentas y rápidas. A pesar de estas características comunes, tienen varias características únicas.

Cuando se estudió el sueño de las aves mediante EEG para determinar los cambios en la actividad cerebral, se observaron cambios específicos que indican un cambio en las fases del sueño. En la fase de sueño lento, el EEG muestra un alto voltaje. Lo mismo sucede en otros animales, incluidos los humanos.

Las aves pueden dormir con un ojo abierto mientras vuelan

Las aves son interesantes porque durante el sueño lento pueden dormir con un ojo abierto, sin embargo, como los reptiles. ¿Cómo es esto posible? Esto puede deberse a que las aves y otros animales migratorios pueden dormir mientras la mitad del cerebro está funcionando. Este fenómeno se llama sueño hemisférico.

Cerrando solo un ojo, el pájaro puede dormir y al mismo tiempo controlar el estado de su entorno, ver el acercamiento de un depredador peligroso.

Los estudios demuestran que cuando las aves sienten algún peligro, intentan dormir con un ojo abierto. Por cierto, por varias razones, las personas también pueden dormir con los ojos abiertos.

Tal sueño, cuando una parte del cerebro está activa, tiene ciertas ventajas. Ya hemos hablado de la protección contra los depredadores. Pero otras actividades se pueden mejorar manteniendo el cerebro activo durante largos períodos de tiempo. Por ejemplo, este fenómeno permite que las aves duerman durante el vuelo y vuelen continuamente durante muchos días, semanas. Y no hay absolutamente ninguna necesidad de aterrizar para descansar.

¿Con qué sueñan los pájaros?

En muchos animales, se pueden ver movimientos oculares rápidos durante el sueño, y las aves no son una excepción. Cuando se observó con la ayuda de EEG, se observó que la fase del sueño REM se parece al insomnio, como en los humanos. Además, se observan signos como movimientos oculares rápidos, espasmos musculares y disminución de la temperatura. Sin embargo, hay varias diferencias significativas.

Durante una fase REM típica, los músculos se encuentran en un estado relajado, impidiendo así la realización de aquellas acciones que se sueñan. Si sueña que está saltando por una ventana, en realidad no quiere hacer esto mientras está inconsciente.

Las fallas de este estado normal pueden ocurrir como resultado de una interrupción en el flujo del sueño REM. Al observar la condición de las aves usando EEG, durante el sueño REM, puede ver que el grado de su actividad muscular es alto, rara vez se observa relajación o la llamada parálisis muscular. Sin embargo, aún debe notarse cierta disminución en el tono muscular. Por ejemplo, cuando las aves están en sueño REM, su cabeza está ligeramente inclinada.

Además, el sueño REM suele ser mucho más corto en las aves que en los mamíferos. Cada episodio es breve, a menudo dura menos de 10 segundos. Cuando se evaluó todo el período de sueño de las aves, se concluyó que pasan la mayor parte de su sueño en la fase lenta.

Conclusión

En muchas aves, pero no en todas, los períodos de sueño REM se alargan por la mañana, y esto sucede en otros animales. Probablemente, nadie sabe lo que las aves realmente ven en sus sueños, pero se podría suponer que vuelven a experimentar todos los eventos que les sucedieron a lo largo del día, como sucede con las personas.

Un equipo internacional de científicos liderado por investigadores del Instituto de Ornitología de la Sociedad Max Planck (Alemania) ha encontrado la respuesta a una pregunta que ha perseguido a los investigadores durante décadas. Y la pregunta es simple: ¿las aves pueden dormir durante el vuelo?

Sí pueden, demostraron los científicos al realizar el estudio más inusual para seguir la rutina diaria de las aves que están en el aire durante horas.

Desde hace tiempo se sabe que algunas especies de vencejos, pájaros cantores, agachadizas y aves marinas pueden realizar vuelos sin escalas que duran días, semanas o más. considerando lo que consecuencias negativas lleva a los animales a la falta de sueño, muchos científicos creían que las aves de alguna manera se las arreglan para dormir en vuelo. Sin embargo, recientemente se ha demostrado que algunas aves pueden permanecer despiertas durante semanas, lo que minimiza el tiempo de sueño, y esto ha aumentado aún más la confusión sobre la posibilidad de dormir en el aire.

El principal problema para responder a esta pregunta es la falta de estudios del cerebro de las aves durante el vuelo, que podrían arrojar luz sobre este problema. ¿Cómo puede un pájaro dormir en el aire sin chocar con sus parientes y sin caerse? Según una versión, las aves no duermen por completo, sino con hemisferios separados, primero el izquierdo y luego el derecho. Hay trabajos que demuestran que así duermen los ánades reales si hay peligro en tierra. En estas aves, si están al borde de la bandada, un hemisferio del cerebro siempre está despierto, y el ojo correspondiente siempre está dirigido hacia posibles amenazas. Sea como fuere, para registrar el sueño, los científicos necesitan medir la actividad eléctrica del cerebro, y esto requiere la colocación de dispositivos especiales en las cabezas de las aves.

Para resolver el problema, los científicos necesitaban identificar los momentos en que el ave está despierta y cuando cae en uno de los dos tipos conocidos de sueño: el sueño de ondas lentas (SWS) y el sueño REM (Rapid Eye Movement, REM). Para ello, Nils Rattenborg, autor del trabajo, junto con Alexei Vysotsky de la Universidad de Zúrich, desarrollaron un dispositivo en miniatura,

tomando un encefalograma del cerebro de las aves y fijando los movimientos de la cabeza durante el vuelo.

Decidieron estudiar las grandes fragatas que anidan en las Islas Galápagos. Se sabe que estas aves pasan semanas enteras sobre el océano en busca de peces, que son llevados a la superficie por los depredadores. Las aves con instrumentos colocados en la cabeza a veces se fueron volando durante 10 días, durante los cuales volaron hasta 3 mil km. Durante todo este tiempo, el dispositivo registró encefalogramas de ambos hemisferios de las aves, movimientos de la cabeza, ruta y altitud de vuelo mediante un receptor GPS. Al regresar, se retiraron los instrumentos de las aves y se inició el proceso de procesamiento de los datos recibidos. “Al igual que muchos otros animales en Galápagos, las fragatas estaban bastante tranquilas y seguían durmiendo cuando me acerqué a ellas por segunda vez”, dijo el coautor Bryson Voirin.

Ilustración: nature.com

El análisis de los datos mostró que las aves duermen en vuelo, pero duermen de forma intencionada e inusual. Durante el día están despiertos, buscando comida. Después de la puesta del sol, el encefalograma habitual cambió al modo de sueño lento y el ave se mantuvo en el aire durante varios minutos. Los científicos notaron que en este momento, tanto uno como ambos hemisferios del cerebro pueden apagarse.

Esto significa que las aves no necesitan estar despiertas en un hemisferio para mantener el control sobre la aerodinámica de su vuelo.

Sin embargo, se hizo otro descubrimiento al comparar los movimientos de la cabeza con los registros del encefalograma de los hemisferios. Cuando un pájaro se eleva en círculos en corrientes ascendentes, el hemisferio del cerebro responsable del ojo, que mira en la dirección del giro mientras el otro duerme, está despierto, lo que implica que el pájaro no pierde de vista hacia dónde vuela. "Las fragatas pueden vigilar a las aves para evitar colisiones, de forma similar a como los patos rastrean a los depredadores", explicó Rattenborg.

Ilustración: nature.com

Además, los períodos de sueño no REM a veces se ven interrumpidos por fases cortas, de solo unos segundos, de sueño REM, según han establecido los científicos. A diferencia de los mamíferos, en los que el sueño REM dura mucho tiempo y va acompañado de una completa relajación de los músculos, en las aves se enciende solo durante unos segundos. A diferencia de los animales, las aves en esta fase del sueño, aunque dejan caer la cabeza durante un rato, pueden seguir de pie sobre una pata.

De manera similar, las fragatas en el momento del sueño REM asienten temporalmente con la cabeza, pero su vuelo permanece sin cambios.

Quizás el principal descubrimiento de los científicos fue el tiempo total de sueño: resultó que durante el día las aves se permiten dormir solo 42 minutos. Pero, al regresar al nido, se duermen y pueden dormir medio día. “Por qué duermen tan poco por la noche, si no cazan mucho, sigue siendo un misterio”, dice Rattenborg. En el futuro, los científicos pretenden explicar cómo las aves pasan tanto tiempo sin dormir. “Por qué nosotros y muchos otros animales sufrimos tanto por la falta de sueño, mientras que algunas aves se adaptan tan bien, sigue siendo un misterio”, agregó. El trabajo de los científicos fue publicado en la revista.

La capacidad de las aves para conciliar el sueño durante el vuelo. Esta habilidad de las aves se sospechaba desde hace mucho tiempo, pero solo ahora pudieron probarlo. Curiosamente, el nuevo estudio también muestra que la forma de tomar una siesta corta durante el vuelo es mucho más inusual de lo que se pensaba.

El descubrimiento, dicen los investigadores, finalmente ayudará a explicar cómo las aves logran volar durante días (o incluso semanas) sin cansarse.

Los ornitólogos no entendieron completamente qué les sucede exactamente a las aves durante un vuelo: si están despiertas durante todo el viaje o si usan solo un hemisferio del cerebro, mientras que el otro está en reposo. Entonces, por ejemplo, se descubrió que los patos pueden irse a dormir con un solo hemisferio, para permanecer alerta incluso en un sueño y notar el acercamiento de un depredador a tiempo. Previamente, se observó la misma característica en los delfines. De paso, .

En un nuevo estudio, científicos alemanes midieron la actividad cerebral de una fragata ave marina, que, como sabéis, es capaz de sobrevolar el océano durante semanas en busca de peces. El equipo desarrolló un pequeño dispositivo que monitoreaba los cambios electroencefalográficos en la actividad cerebral de las aves. El dispositivo, al que llamaron "registrador de vuelo", se colocó en 15 fragatas hembras adultas. El dispositivo podría registrar el sueño de ondas lentas y el sueño de movimientos oculares rápidos.

El equipo observó la actividad cerebral durante diez días, durante los cuales las aves volaron unos tres mil kilómetros. Además, el sensor GPS incorporado rastreó la posición de las aves y la altitud de vuelo. Después de que regresaron las aves, los ornitólogos recolectaron "registradores de vuelo" para analizar estos registros y quedaron muy sorprendidos con los resultados.

Durante el día, las aves estaban despiertas y buscando activamente peces, pero tan pronto como se ponía el sol, las aves entraban en una etapa de sueño lento y continuaban volando. Es cierto que tal sueño duró solo unos minutos.

La mayoría de las veces las aves usan solo un hemisferio durante el sueño, que los investigadores esperaban encontrar. Pero los datos electroencefalográficos también mostraron que ambos hemisferios podrían caer inmediatamente en un sueño lento al mismo tiempo, lo que inesperadamente sugiere que las aves pueden controlar el vuelo incluso cuando todo el cerebro está en "modo de sueño".

El sueño completo de ondas lentas generalmente ocurría mientras las aves volaban en círculos en las corrientes ascendentes y no necesitaban batir las alas.

Pero quizás la mayor sorpresa fue el hecho de que, a pesar de esta oportunidad única, las propias fragatas se contentaron en la mayoría de los casos con un breve sueño. No duró más de una hora al día, un promedio de solo 42 minutos. Esto es menos del 10% del tiempo que las aves pasan durmiendo en el suelo.

Los científicos aún no entienden por qué sucede esto: todavía queda mucha investigación por hacer. "Por qué duermen tan poco durante el vuelo, incluso de noche, cuando rara vez encuentran comida, es un misterio para nosotros", dice el autor del estudio, Niels Rattenborg (Niels Rattenborg).

Según los expertos, el estudio de este tema ayudará a las personas en el futuro. "No se sabe completamente por qué nosotros, como muchos animales, mientras que algunas aves no pueden dormir largo tiempo", dice Rattenborg.

Resultó ser curioso y completamente inesperado para los científicos que el sueño de ondas lentas pudiera registrarse tanto en un hemisferio (como supusieron inicialmente los investigadores) como en ambos hemisferios al mismo tiempo. Los investigadores concluyeron que, en general, las aves no necesitan la actividad constante de uno de los hemisferios del cerebro para el control aerodinámico. Sin embargo, tal sueño ocurrió con bastante frecuencia en el marco de este estudio, cuando las aves, dando vueltas, se elevaron sobre las corrientes de aire. Esto sugiere que las aves dormían literalmente con un ojo mientras miraban con el otro para no toparse con obstáculos.

A pesar de esta asombrosa capacidad de dormir durante el vuelo, la duración total del sueño de las fragatas fue extremadamente corta. En promedio, estas aves dormían solo 42 minutos por noche. Por el contrario, estas mismas aves suelen dormir 12 horas al día cuando están en tierra. Un contraste tan llamativo en el comportamiento de las aves sigue siendo un misterio para los científicos.