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

Mensen doen heel weinig als we slapen. Dit lijkt misschien niet zo erg, totdat je naar de dolfijnen kijkt terwijl ze slapen en met de groep zwemmen. Of pelsrobben, die kunnen slapen terwijl ze oppassen voor haaien. Het beste van alles is dat er vogels zijn, die een deel van hun hersenen kunnen laten slapen terwijl ze, ja, vliegen.

Hoewel slaap voor mensen misschien eenvoudig lijkt – liggen, ogen sluiten, schaapjes tellen – is de manier waarop het werkt behoorlijk mysterieus, zelfs voor de experts die het bestuderen. Waarom moeten we überhaupt slapen? 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, behoorlijk verbijsterend zijn.

Dergelijke ontdekkingen hebben ‘veel gedachten over slaap geïnspireerd’, zegt Niels Rattenborg, een onderzoeker aan het Max-Planck-Instituut voor Biologische Intelligentie in Duitsland, die gespecialiseerd is in de slaap van vogels. Door naar ongewone slaappatronen in het dierenrijk te kijken, kunnen we beginnen met het ontrafelen van mysteries over 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 golfslaap 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 nog wat slapen”, zegt Rattenborg.

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

De grote fregatvogels die Rattenborg bestudeert, zijn bijvoorbeeld ook in staat om korte tijd met één oog open te slapen, zowel op de vleugel als wanneer ze zich op het land bevinden. Vogels ervaren een unihemisferische slaap en iets dat asymmetrische slaap wordt genoemd, waarbij de ene hersenhelft slaapt en de andere hersengolfactiviteit vertoont ergens tussen slaap en waakzaamheid, gedurende korte uitbarstingen.

Hoewel het fenomeen bij veel soorten nog niet is onderzocht, veronderstelt Rattenborg dat het in slaap brengen van de helft van hun hersenen een veel voorkomende vaardigheid is voor vogels. “Het lijkt erop dat vogels over het algemeen dit vermogen hebben”, zegt hij. “Sommigen doen het meer dan anderen, maar ze lijken het allemaal op zijn minst een klein beetje te kunnen.”

Wetenschappers weten nog steeds niet hoe dieren dit 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 sluipen

Eén ding is duidelijk: slaap is, in welke vorm dan ook, noodzakelijk om te overleven. Er zijn tal van hypothesen over het waarom, maar het is een van de grote biologische mysteries die nog steeds wordt uitgepakt. Het grootste probleem met slapen, tenminste in het wild, is dat het dier hierdoor een groot risico loopt. Wat is gemakkelijker te vangen dan een prooi die een dutje doet? Dit is waarschijnlijk de reden waarom de natuur veel innovatieve manieren heeft gevonden om wat slaap in te sluimeren.

Neem dolfijnen, beluga’s en soortgelijke soorten die gewoonlijk met de helft van hun hersenen slapen – en ondertussen langzaam blijven zwemmen. Van sommige soorten is bekend dat ze nooit stoppen met zwemmen, zoals de Amazone-rivierdolfijn, terwijl van anderen, 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. Ten eerste 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 ook wat rust krijgen.

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

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

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 tegelijkertijd het hele brein over.”

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

Grote fregatvogels, grote zeevogels die maandenlang over de open oceaan vliegen zonder te landen, laten af ​​en toe de helft of zelfs hun hele hersenen rusten terwijl ze vliegen. De vogels hebben de neiging dit te doen terwijl ze in een spiraalvormige luchtstroom bewegen, waarbij ze het oog openhouden dat naar de bocht wijst, mogelijk om te voorkomen dat ze tegen medereizigers botsen.

Op de grond hebben eenden die aan de rand van een groep slapen de neiging om met één oog open te slapen, terwijl de eenden in het midden volledig gaan slapen en beide ogen sluiten. Degenen die zich aan de rand bevinden, kunnen de wacht houden en één oogje in het zeil houden 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 een dieper inzicht te krijgen in de menselijke slaap.

“Nu erkennen we volledig dat slaap zelfs in het menselijk brein vaak een lokaal fenomeen is”, zegt Rattenborg. “Het neemt niet altijd tegelijkertijd het hele brein over.”

Deze slaappatronen bij dieren geïnspireerde onderzoekers in 2016 om nader te onderzoeken waarom mensen over het algemeen slecht slapen tijdens hun eerste nacht in een nieuwe omgeving (zoals in een slaaponderzoekslaboratorium), een patroon dat het ‘eerste nachteffect’ wordt genoemd. Ze ontdekten dat mensen de neiging hadden om minder diep te slapen met de linkerhelft van hun hersenen vergeleken met de rechterhelft tijdens hun eerste nacht, en dat ze eerder reageerden op geluiden die door het rechteroor werden gespeeld. (Een vervolgonderzoek gepubliceerd in 2024 gaf aan dat het eerste nachteffect de visuele plasticiteit in de hersenen kan beïnvloeden.)

“Het diende voor een zekere mogelijkheid om het milieu 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 bij het bestuderen van herstel na traumatisch hersenletsel. Beschadigde gebieden genereren vaak langzame hersengolven die duiden op slaap, zelfs als de persoon wakker is, zoals weergegeven in recent onderzoek van een groep in Italië. Een beter begrip van dit fenomeen zou het herstel en de cognitie kunnen helpen verbeteren.

“Het is een mooi 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 kunnen helpen de vele onontdekte mysteries die nog steeds bestaan ​​in de slaapwetenschap te ontrafelen.