Dormir en animales no humanos

El sueño en animales no humanos se refiere a un estado fisiológico y de comportamiento caracterizado por alteración de la conciencia, menor capacidad de respuesta a estímulos externos y regulación homeostática. El sueño se observa en mamíferos, aves, reptiles, anfibios y algunos peces y, de alguna forma, en insectos e incluso en animales más simples como los nematodos . El reloj circadiano interno promueve el sueño por la noche para los organismos diurnos (como los humanos) y durante el día para los organismos nocturnos (como los roedores). Los patrones de sueño varían ampliamente entre las especies. Parece ser un requisito para todos los mamíferos y la mayoría de los demás animales.

Un gato durmiendo
Gatos durmiendo juntos.

El sueño puede seguir una definición fisiológica o conductual . En el sentido fisiológico, el sueño es un estado caracterizado por inconsciencia reversible, patrones especiales de ondas cerebrales , movimiento ocular esporádico, pérdida del tono muscular (posiblemente con algunas excepciones; ver más abajo sobre el sueño de aves y mamíferos acuáticos) y un aumento compensatorio posterior. privación del estado, esto último conocido como homeostasis del sueño (es decir, cuanto más dura un estado de vigilia, mayor es la intensidad y duración del estado de sueño a partir de entonces). [1] En el sentido del comportamiento, el sueño se caracteriza por un movimiento mínimo, la falta de respuesta a los estímulos externos (es decir, el aumento del umbral sensorial ), la adopción de una postura típica y la ocupación de un sitio protegido, todo lo cual generalmente se repite en una base de 24 horas. [2] La definición fisiológica se aplica bien a aves y mamíferos, pero en otros animales (cuyo cerebro no es tan complejo), la definición de comportamiento se usa con más frecuencia. En animales muy simples, las definiciones conductuales del sueño son las únicas posibles, e incluso entonces el repertorio conductual del animal puede no ser lo suficientemente extenso como para permitir la distinción entre sueño y vigilia. [3] El sueño es rápidamente reversible, a diferencia de la hibernación o el coma , y la falta de sueño es seguida por un sueño de rebote más largo o más profundo.

Si el sueño no fuera esencial, uno esperaría encontrar:

  • Especies animales que no duermen nada
  • Los animales que no necesitan dormir para recuperarse después de permanecer despiertos más tiempo de lo habitual
  • Animales que no sufren consecuencias graves por falta de sueño

Fuera de unos pocos animales basales que no tienen cerebro o uno muy simple, hasta la fecha no se han encontrado animales que satisfagan ninguno de estos criterios. [4] Si bien algunas variedades de tiburones, como los tiburones blancos y los tiburones martillo, deben permanecer en movimiento en todo momento para mover el agua oxigenada sobre sus branquias, es posible que todavía duerman un hemisferio cerebral a la vez como lo hacen los mamíferos marinos. Sin embargo, queda por demostrar definitivamente si algún pez es capaz de dormir unihemisférico . [ cita requerida ]

Caenorhabditis elegans se encuentra entre los organismos más primitivos en los que se han observado estados parecidos al sueño.
Una abeja cuco del género Nomada , durmiendo. Nótese la posición característica anclada por las mandíbulas . Las abejas tienen algunos de los estados de sueño más complejos entre los insectos. [5]

El sueño como fenómeno parece tener raíces evolutivas muy antiguas. Los organismos unicelulares no necesariamente "duermen", aunque muchos de ellos tienen ritmos circadianos pronunciados. La medusa Cassiopea se encuentra entre los organismos más primitivos en los que se han observado estados de sueño. [6] La observación de los estados de sueño en las medusas proporciona evidencia de que los estados de sueño no requieren que un animal tenga cerebro o sistema nervioso central. [7] El nematodo C. elegans es otro organismo primitivo que parece necesitar dormir. Aquí, una fase de letargo ocurre en períodos cortos que preceden a cada muda , un hecho que puede indicar que el sueño está conectado primitivamente con procesos de desarrollo. Raizen et al. Además, los resultados [8] sugieren que el sueño es necesario para los cambios en el sistema neural.

El estudio electrofisiológico del sueño en pequeños invertebrados es complicado. Los insectos pasan por ritmos circadianos de actividad y pasividad, pero algunos no parecen tener una necesidad de sueño homeostático. Los insectos no parecen mostrar sueño REM. Sin embargo, las moscas de la fruta parecen dormir y la alteración sistemática de ese estado conduce a discapacidades cognitivas . [9] Existen varios métodos para medir las funciones cognitivas en las moscas de la fruta. Un método común es dejar que las moscas elijan si quieren volar a través de un túnel que conduce a una fuente de luz o a través de un túnel oscuro. Normalmente, las moscas se sienten atraídas por la luz. Pero si se coloca azúcar al final del túnel oscuro, y algo que no les gusta a las moscas se coloca al final del túnel de luz, las moscas eventualmente aprenderán a volar hacia la oscuridad en lugar de la luz. Las moscas privadas de sueño requieren más tiempo para aprender esto y también para olvidarlo más rápidamente. Si un artrópodo se mantiene despierto durante más tiempo de lo habitual, entonces se prolongará su próximo período de descanso. En las cucarachas, ese período de descanso se caracteriza por el plegado de las antenas y por una menor sensibilidad a los estímulos externos. [10] El sueño también se ha descrito en los cangrejos de río , caracterizado por la pasividad y el aumento de los umbrales para los estímulos sensoriales, así como cambios en el patrón de EEG , que difieren notablemente de los patrones que se encuentran en los cangrejos de río cuando están despiertos. [11] En las abejas, se ha demostrado que utilizan el sueño para almacenar recuerdos a largo plazo. [12]

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Fases alternas de sueño y actividad en un pez cebra adulto

El sueño en los peces es un tema de investigación científica actual. [13] [14] Por lo general, los peces exhiben períodos de inactividad pero no muestran reacciones significativas a la privación de esta condición. Se sospecha que algunas especies que siempre viven en cardúmenes o que nadan continuamente (debido a la necesidad de ventilación de las branquias, por ejemplo) nunca duermen. [15] También existen dudas sobre ciertas especies ciegas que viven en cuevas . [16] Sin embargo, otros peces parecen dormir. Por ejemplo, el pez cebra , [17] tilapia , [18] tenca , [19] toro marrón , [20] y tiburón hinchado [21] se quedan inmóviles y no responden por la noche (o durante el día, en el caso del tiburón hinchable); El pez cerdo español y el lábrido de cabeza azul incluso se pueden levantar con la mano hasta la superficie sin provocar una respuesta. [22] Un estudio observacional de 1961 de aproximadamente 200 especies en acuarios públicos europeos informó muchos casos de sueño aparente. [23] Por otro lado, los patrones de sueño se alteran fácilmente e incluso pueden desaparecer durante los períodos de migración, desove y cuidado de los padres. [24]

Los mamíferos, aves y reptiles evolucionaron a partir de antepasados ​​amnióticos, los primeros vertebrados con ciclos de vida independientes del agua. El hecho de que las aves y los mamíferos sean los únicos animales conocidos que exhiben sueño REM y NREM indica un rasgo común antes de la divergencia. [25] Sin embargo, evidencia reciente de sueño tipo REM en peces sugiere que esta divergencia puede haber ocurrido mucho antes de lo que se pensaba. [26] Hasta este punto, los reptiles eran considerados el grupo más lógico para investigar los orígenes del sueño. La actividad diurna en los reptiles alterna entre el sol y breves episodios de comportamiento activo, que tiene similitudes neurológicas y fisiológicas significativas con los estados de sueño en los mamíferos. Se propone que el sueño REM evolucionó a partir de breves episodios de actividad motora en reptiles, mientras que el sueño de onda lenta (SWS) evolucionó a partir de su estado de reposo, que muestra patrones de EEG de onda lenta similares. [27]

Camaleón de Fischer enano africano durmiente
Un dragón de Komodo durmiendo.

Los reptiles tienen períodos de reposo similares al sueño de los mamíferos, y se ha registrado una disminución de la actividad eléctrica en el cerebro cuando los animales han estado dormidos. Sin embargo, el patrón de EEG en el sueño de los reptiles difiere del que se observa en los mamíferos y otros animales. [3] En los reptiles, el tiempo de sueño aumenta después de la privación del sueño , y se necesitan estímulos más fuertes para despertar a los animales cuando se les ha privado del sueño en comparación con cuando han dormido normalmente. Esto sugiere que el sueño que sigue a la privación es compensatoriamente más profundo. [28]

En 2016, un estudio [29] informó la existencia de etapas de sueño similares a REM y NREM en el dragón australiano Pogona vitticeps . Los anfibios tienen períodos de inactividad pero muestran una alta vigilancia (receptividad a estímulos potencialmente amenazantes) en este estado.

Existen similitudes significativas entre el sueño de las aves y el sueño de los mamíferos, [30] que es una de las razones de la idea de que el sueño en animales superiores con su división en REM y NREM ha evolucionado junto con la sangre caliente . [31] Las aves compensan la pérdida de sueño de una manera similar a los mamíferos, mediante un sueño de ondas lentas (SWS) más profundo o más intenso . [32]

Las aves tienen tanto sueño REM como NREM, y los patrones de EEG de ambos tienen similitudes con los de los mamíferos. Diferentes aves duermen diferentes cantidades, pero las asociaciones que se observan en los mamíferos entre el sueño y variables como la masa corporal, la masa cerebral, la masa cerebral relativa, el metabolismo basal y otros factores (ver más abajo) no se encuentran en las aves. El único factor explicativo claro de las variaciones en la cantidad de sueño de las aves de diferentes especies es que las aves que duermen en ambientes donde están expuestas a depredadores tienen un sueño menos profundo que las aves que duermen en ambientes más protegidos. [33]

Una cacatúa durmiendo
Un flamenco con al menos un hemisferio cerebral despierto.

Las aves no necesariamente exhiben falta de sueño, pero una peculiaridad que las aves comparten con los mamíferos acuáticos, y posiblemente también con ciertas especies de lagartos (las opiniones difieren sobre ese último punto [ aclaración necesaria ] ), es la capacidad de sueño unihemisférico. Esa es la capacidad de dormir con un hemisferio cerebral a la vez, mientras que el otro hemisferio está despierto ( sueño unihemisférico de ondas lentas ). [34] Cuando solo un hemisferio duerme, solo se cerrará el ojo contralateral; es decir, cuando el hemisferio derecho está dormido, el ojo izquierdo se cerrará y viceversa. [35] La distribución del sueño entre los dos hemisferios y la cantidad de sueño unihemisférico están determinadas por qué parte del cerebro ha estado más activa durante el período anterior de vigilia [36], esa parte dormirá más profundamente, y también está determinada por el riesgo de ataques de depredadores. Es probable que los patos cerca del perímetro de la bandada sean los que primero detecten los ataques de los depredadores. Estos patos tienen un sueño significativamente más unihemisférico que los que duermen en medio de la bandada, y reaccionan a los estímulos amenazantes vistos por el ojo abierto. [37]

Las opiniones difieren en parte sobre el sueño de las aves migratorias . [ cita requerida ] La controversia es principalmente sobre si pueden dormir mientras vuelan o no. [ cita requerida ] Teóricamente, ciertos tipos de sueño podrían ser posibles mientras se vuela, pero las dificultades técnicas impiden el registro de la actividad cerebral de las aves mientras vuelan.

Tigre durmiendo
Macacos japoneses durmiendo .

Los mamíferos tienen una amplia diversidad en los fenómenos del sueño. Generalmente, pasan por períodos de sueño no REM y REM alternos, pero estos se manifiestan de manera diferente. Los caballos y otros ungulados herbívoros pueden dormir mientras están de pie, pero necesariamente deben acostarse para el sueño REM (que causa atonía muscular) por períodos cortos. Las jirafas, por ejemplo, solo necesitan acostarse para el sueño REM durante unos minutos a la vez. Los murciélagos duermen colgados boca abajo. Los armadillos machos tienen erecciones durante el sueño no REM, y ocurre lo contrario en las ratas. [38] Los primeros mamíferos participaron en un sueño polifásico, dividiendo el sueño en múltiples episodios por día. Las cuotas de sueño diarias más altas y los ciclos de sueño más cortos en las especies polifásicas en comparación con las especies monofásicas, sugieren que el sueño polifásico puede ser un medio menos eficiente de obtener los beneficios del sueño. Por lo tanto, las especies pequeñas con una tasa metabólica basal más alta (TMB) pueden tener patrones de sueño menos eficientes. De ello se deduce que la evolución del sueño monofásico puede ser hasta ahora una ventaja desconocida de la evolución de tamaños corporales de mamíferos más grandes y, por lo tanto, una TMB más baja. [39]

A veces se piensa que el sueño ayuda a conservar energía, aunque esta teoría no es completamente adecuada, ya que solo reduce el metabolismo entre un 5% y un 10%. [40] [41] Además, se observa que los mamíferos necesitan dormir incluso durante el estado hipometabólico de hibernación, en cuya circunstancia es en realidad una pérdida neta de energía cuando el animal regresa de la hipotermia a la eutermia para poder dormir. [42]

Los animales nocturnos tienen temperaturas corporales más altas, mayor actividad, aumento de la serotonina y disminución del cortisol durante la noche, lo contrario de los animales diurnos. Tanto los animales nocturnos como los diurnos tienen una mayor actividad eléctrica en el núcleo supraquiasmático y la correspondiente secreción de melatonina de la glándula pineal durante la noche. [43] Los mamíferos nocturnos, que tienden a permanecer despiertos durante la noche, tienen más melatonina durante la noche, al igual que los mamíferos diurnos. [44] Y, aunque la eliminación de la glándula pineal en muchos animales elimina los ritmos de melatonina, no detiene los ritmos circadianos por completo, aunque puede alterarlos y debilitar su capacidad de respuesta a las señales de luz. [45] Los niveles de cortisol en los animales diurnos generalmente aumentan durante la noche, alcanzan su punto máximo en las horas del despertar y disminuyen durante el día. [46] [47] En los animales diurnos , la somnolencia aumenta durante la noche.

Duración

Zorros voladores , dormidos

Diferentes mamíferos duermen diferentes cantidades. Algunos, como los murciélagos , duermen de 18 a 20 horas al día, mientras que otros, incluidas las jirafas , duermen sólo de 3 a 4 horas al día. Puede haber grandes diferencias incluso entre especies estrechamente relacionadas. También puede haber diferencias entre los estudios de laboratorio y de campo: por ejemplo, los investigadores en 1983 informaron que los perezosos en cautiverio dormían casi 16 horas al día, pero en 2008, cuando se desarrollaron registradores neurofisiológicos en miniatura que podrían colocarse en animales salvajes, los perezosos en la naturaleza fueron encontró dormir sólo 9,6 horas al día. [48]

Osos polares durmiendo

Al igual que con las aves, la regla principal para los mamíferos (con ciertas excepciones, ver más abajo) es que tienen dos etapas de sueño esencialmente diferentes: sueño REM y NREM (ver arriba). Los hábitos de alimentación de los mamíferos están asociados con la duración del sueño. La necesidad diaria de dormir es mayor en los carnívoros , menor en los omnívoros y menor en los herbívoros . Los seres humanos duermen menos que muchos otros omnívoros, pero por lo demás no es inusualmente mucho o inusualmente poco en comparación con otros mamíferos. [49]

Muchos herbívoros, como Ruminantia (como el ganado), pasan gran parte de su tiempo de vigilia en un estado de somnolencia, [ se necesita más explicación ] que quizás podría explicar en parte su necesidad relativamente baja de sueño. En los herbívoros, es evidente una correlación inversa entre la masa corporal y la duración del sueño; los grandes mamíferos duermen menos que los más pequeños. Se cree que esta correlación explica aproximadamente el 25% de la diferencia en la cantidad de sueño entre diferentes mamíferos. [49] Además, la duración de un ciclo de sueño en particular está asociada con el tamaño del animal; en promedio, los animales más grandes tendrán ciclos de sueño de mayor duración que los animales más pequeños. La cantidad de sueño también está relacionada con factores como el metabolismo basal , la masa cerebral y la masa cerebral relativa. [ cita requerida ] La duración del sueño entre las especies también está directamente relacionada con la TMB. Las ratas, que tienen una TMB alta, duermen hasta 14 horas al día, mientras que los elefantes y las jirafas, que tienen TMB más bajas, duermen solo de 2 a 4 horas al día. [50]

Un leopardo de las nieves durmiendo

Se ha sugerido que las especies de mamíferos que invierten en tiempos de sueño más largos están invirtiendo en el sistema inmunológico, ya que las especies con tiempos de sueño más largos tienen recuentos de glóbulos blancos más altos. [51] Los mamíferos que nacen con sistemas reguladores bien desarrollados, como el caballo y la jirafa, tienden a tener menos sueño REM que las especies menos desarrolladas al nacer, como los gatos y las ratas. [52] Esto parece reflejar la mayor necesidad de sueño REM entre los recién nacidos que entre los adultos en la mayoría de las especies de mamíferos. Muchos mamíferos duermen una gran parte de cada período de 24 horas cuando son muy jóvenes. [53] La jirafa solo duerme 2 horas al día en sesiones de aproximadamente 5 a 15 minutos. Los koalas son los mamíferos que duermen más tiempo, alrededor de 20 a 22 horas al día. Sin embargo, las orcas y algunos otros delfines no duermen durante el primer mes de vida. [54] En cambio, los delfines y ballenas jóvenes con frecuencia descansan presionando su cuerpo junto al de su madre mientras ella nada. Mientras la madre nada, mantiene a flote a sus crías para evitar que se ahoguen. Esto permite que los delfines y ballenas jóvenes descansen, lo que ayudará a mantener saludable su sistema inmunológico; a su vez, protegiéndolos de enfermedades. [55] Durante este período, las madres a menudo sacrifican el sueño para proteger a sus crías de los depredadores. Sin embargo, a diferencia de otros mamíferos, los delfines y ballenas adultos pueden pasar un mes sin dormir. [55] [56]

Períodos de sueño promedio comparativos para varios mamíferos (en cautiverio) durante 24 horas [ cita requerida ]
Un perro durmiendo
Un leon dormido
Un leopardo dormido
  • Caballos - 2 horas [57]
  • Elefantes : más de 3 horas [50]
  • Vacas - 4.0 horas
  • Jirafas - 4,5 horas
  • Humanos - 8.0 horas
  • Conejos - 8.4 horas
  • Chimpancés - 9,7 horas
  • Zorros rojos - 9,8 horas
  • Perros - 10.1 horas
  • Tigres - 15,8 horas
  • Ratones domésticos - 12,5 horas
  • Gatos - 12,5 horas
  • Leones - 13,5 horas
  • Ornitorrincos - 14 horas
  • Ardillas - 15 horas
  • Armadillos gigantes - 18,1 horas
  • Leopardos : 18 horas al día
  • Pequeños murciélagos marrones - 19,9 horas

Las razones dadas para las amplias variaciones incluyen el hecho de que los mamíferos "que duermen la siesta escondidos, como los murciélagos o los roedores, tienden a tener siestas más largas y profundas que los que están en alerta constante". Los leones, que tienen poco miedo a los depredadores, también tienen períodos de sueño relativamente largos, mientras que los elefantes tienen que comer la mayor parte del tiempo para sostener sus enormes cuerpos. Los pequeños murciélagos marrones conservan su energía, excepto las pocas horas de cada noche en que sus presas de insectos están disponibles, y los ornitorrincos comen una dieta de crustáceos de alta energía y, por lo tanto, probablemente no necesitan pasar tanto tiempo despiertos como muchos otros mamíferos. [58]

Roedores

Una rata dormida

Un estudio realizado por Datta apoya indirectamente la idea de que la memoria se beneficia del sueño. [59] Se construyó una caja en la que una sola rata podía moverse libremente de un extremo al otro. El fondo de la caja estaba hecho de una rejilla de acero. Una luz brillaría en la caja acompañada de un sonido. Después de un retraso de cinco segundos, se aplicaría una descarga eléctrica. Una vez que comenzó la descarga, la rata podría moverse al otro extremo de la caja, poniendo fin a la descarga de inmediato. La rata también podría usar el retraso de cinco segundos para moverse al otro extremo de la caja y evitar el impacto por completo. La duración de la descarga nunca superó los cinco segundos. Esto se repitió 30 veces para la mitad de las ratas. La otra mitad, el grupo de control, se colocó en la misma prueba, pero las ratas se sorprendieron independientemente de su reacción. Después de cada una de las sesiones de entrenamiento, la rata se colocaría en una jaula de grabación durante seis horas de grabaciones poligráficas. Este proceso se repitió durante tres días consecutivos. Durante la sesión de registro del sueño posterior a la prueba, las ratas pasaron un 25,47% más de tiempo en sueño REM después de las pruebas de aprendizaje que después de las pruebas de control. [59]

Una observación del estudio Datta es que el grupo de aprendizaje pasó un 180% más de tiempo en SWS que el grupo de control durante la sesión de registro del sueño posterior al ensayo. [60] Este estudio muestra que después de la actividad de exploración espacial, los patrones de las células del lugar del hipocampo se reactivan durante el SWS después del experimento. Las ratas se ejecutaron a través de una pista lineal utilizando recompensas en cada extremo. Luego, las ratas se colocarían en la pista durante 30 minutos para permitirles ajustarse (PRE), luego corrieron la pista con entrenamiento basado en recompensas durante 30 minutos (RUN) y luego se les permitió descansar durante 30 minutos.

Durante cada uno de estos tres períodos, se recopilaron datos de EEG para obtener información sobre las etapas del sueño de las ratas. Se calcularon las tasas medias de disparo de las células del lugar del hipocampo durante el SWS previo al comportamiento (PRE) y tres intervalos de diez minutos en el SWS posterior al comportamiento (POST) promediando 22 sesiones de carrera en pista de siete ratas. Los resultados mostraron que diez minutos después de la sesión de prueba RUN, hubo un aumento del 12% en la tasa de activación media de las células de lugar del hipocampo desde el nivel PRE. Después de 20 minutos, la velocidad media de disparo volvió rápidamente hacia el nivel PRE. El disparo elevado de las células del lugar del hipocampo durante SWS después de la exploración espacial podría explicar por qué hubo niveles elevados de sueño de ondas lentas en el estudio de Datta, ya que también se ocupó de una forma de exploración espacial.

En ratas, la falta de sueño provoca pérdida de peso y reducción de la temperatura corporal. Las ratas que se mantienen despiertas indefinidamente desarrollan lesiones cutáneas, hiperfagia , pérdida de masa corporal, hipotermia y, finalmente, sepsis fatal . [61] La falta de sueño también dificulta la curación de quemaduras en ratas. [62] En comparación con un grupo de control , los análisis de sangre de las ratas privadas de sueño indicaron una disminución del 20% en el recuento de glóbulos blancos , un cambio significativo en el sistema inmunológico. [63]

Un estudio de 2014 encontró que privar a los ratones del sueño aumentaba el crecimiento del cáncer y debilitaba la capacidad del sistema inmunológico para controlar los cánceres. Los investigadores encontraron niveles más altos de macrófagos asociados a tumores M2 y moléculas TLR4 en los ratones privados de sueño y propusieron esto como el mecanismo para una mayor susceptibilidad de los ratones al crecimiento del cáncer. Las células M2 inhiben el sistema inmunológico y estimulan el crecimiento tumoral. Las moléculas TRL4 son moléculas de señalización en la activación del sistema inmunológico. [64]

Monotremas

Dado que se considera que los monotremas (mamíferos que ponen huevos) representan uno de los grupos de mamíferos evolutivamente más antiguos, han sido objeto de especial interés en el estudio del sueño de los mamíferos. Como los primeros estudios de estos animales no pudieron encontrar evidencia clara del sueño REM, inicialmente se asumió que dicho sueño no existía en los monotremas, pero se desarrolló después de que los monotremas se ramificaron del resto de la línea evolutiva de los mamíferos y se convirtieron en una especie separada y distinta. grupo. Sin embargo, los registros de EEG del tallo cerebral en monotremas muestran un patrón de disparo que es bastante similar a los patrones observados en el sueño REM en mamíferos superiores. [65] [66] De hecho, la mayor cantidad de sueño REM conocido en cualquier animal se encuentra en el ornitorrinco . [67] La activación eléctrica REM no se extiende en absoluto al prosencéfalo en los ornitorrincos, lo que sugiere que no sueñan. Se dice que el tiempo promedio de sueño del ornitorrinco en un período de 24 horas es de hasta 14 horas, aunque esto puede deberse a su dieta de crustáceos alta en calorías . [58]

Mamíferos acuáticos

Cachorro de león marino del norte con hembras y machos adultos, la mayor de las focas con orejas . Hábitat: Pacífico norte .

Las consecuencias de caer en un sueño profundo para las especies de mamíferos marinos pueden ser asfixia y ahogamiento, o convertirse en presa fácil de depredadores. Por lo tanto, los delfines, ballenas y pinnípedos (focas) se involucran en un sueño unihemisférico mientras nadan, lo que permite que un hemisferio cerebral permanezca completamente funcional, mientras que el otro se duerme. El hemisferio que está dormido se alterna, de modo que ambos hemisferios pueden estar completamente descansados. [55] [68] Al igual que los mamíferos terrestres, los pinnípedos que duermen en tierra caen en un sueño profundo y ambos hemisferios de su cerebro se apagan y están en modo de sueño completo. [69] [70] Los bebés de mamíferos acuáticos no tienen sueño REM durante la infancia; [71] El sueño REM aumenta a medida que envejecen.

Entre otros, las focas y ballenas pertenecen a los mamíferos acuáticos. Las focas sin orejas y las focas con orejas han resuelto el problema de dormir en el agua a través de dos métodos diferentes. Las focas con orejas, como las ballenas, muestran un sueño unihemisférico. La mitad dormida del cerebro no se despierta cuando sale a la superficie para respirar. Cuando la mitad del cerebro de una foca muestra un sueño de ondas lentas, las aletas y los bigotes del lado opuesto están inmóviles. Mientras están en el agua, estas focas casi no tienen sueño REM y pueden pasar una semana o dos sin él. Tan pronto como se trasladan a la tierra, cambian al sueño REM bilateral y al sueño NREM comparable al de los mamíferos terrestres, sorprendiendo a los investigadores con su falta de "sueño de recuperación" después de perder tanto REM.

Lobo marino del Cabo , dormido en un zoológico

Las focas sin orejas duermen bihemisféricamente como la mayoría de los mamíferos, bajo el agua, colgando de la superficie del agua o en tierra. Aguantan la respiración mientras duermen bajo el agua y se despiertan regularmente para salir a la superficie y respirar. También pueden colgar con las fosas nasales por encima del agua y en esa posición tienen sueño REM, pero no tienen sueño REM bajo el agua.

Se ha observado sueño REM en la ballena piloto , una especie de delfín. [72] Las ballenas no parecen tener sueño REM, ni parecen tener ningún problema debido a esto. Una razón por la que el sueño REM puede ser difícil en entornos marinos es el hecho de que el sueño REM causa atonía muscular ; es decir, una parálisis funcional de los músculos esqueléticos que puede ser difícil de combinar con la necesidad de respirar con regularidad. [49] [73]

Los cetáceos que respiran conscientemente duermen, pero no pueden permitirse permanecer inconscientes por mucho tiempo porque pueden ahogarse. Si bien el conocimiento del sueño en los cetáceos silvestres es limitado, se ha registrado que los cetáceos dentados en cautiverio exhiben un sueño unihemisférico de ondas lentas (USWS), lo que significa que duermen con un lado de su cerebro a la vez, para que puedan nadar, respirar conscientemente y evite tanto a los depredadores como al contacto social durante su período de descanso. [74]

Un estudio de 2008 encontró que los cachalotes duermen en posturas verticales justo debajo de la superficie en 'inmersiones a la deriva' pasivas y poco profundas, generalmente durante el día, durante las cuales las ballenas no responden a los barcos que pasan a menos que estén en contacto, lo que lleva a la sugerencia de que las ballenas posiblemente dormir durante tales inmersiones. [75]


El sueño unihemisférico se refiere a dormir con un solo hemisferio cerebral . El fenómeno se ha observado en aves y mamíferos acuáticos , [76] así como en varias especies de reptiles (esta última está en disputa: muchos reptiles se comportan de una manera que podría interpretarse como durmientes unihemisféricos, pero los estudios EEG han arrojado resultados contradictorios). Es probable que las razones para el desarrollo del sueño unihemisférico permitan que el animal durmiente reciba estímulos (amenazas, por ejemplo) de su entorno y que permita al animal volar o emerger periódicamente para respirar cuando se sumerge en el agua. Solo el sueño NREM existe de forma unihemisférica, y parece existir un continuo en el sueño unihemisférico con respecto a las diferencias en los hemisferios: en los animales que exhiben un sueño unihemisférico, las condiciones varían desde un hemisferio en sueño profundo con el otro hemisferio despierto hasta un hemisferio durmiendo ligeramente con el otro hemisferio está despierto. Si un hemisferio se ve privado selectivamente del sueño en un animal que exhibe un sueño unihemisférico (se permite que un hemisferio duerma libremente pero el otro se despierta cada vez que se duerme), la cantidad de sueño profundo aumentará selectivamente en el hemisferio que fue privado de sueño cuando ambos hemisferios pueden dormir libremente.

El trasfondo neurobiológico del sueño unihemisférico aún no está claro. En experimentos con gatos en los que se ha cortado la conexión entre las mitades izquierda y derecha del tronco encefálico, los hemisferios cerebrales muestran períodos de un EEG desincronizado, durante los cuales los dos hemisferios pueden dormir independientemente el uno del otro. [77] En estos gatos, se observó el estado en el que un hemisferio dormía NREM y el otro estaba despierto, así como un hemisferio durmiendo NREM con el otro estado durmiendo REM. Nunca se vio a los gatos dormir en sueño REM con un hemisferio mientras que el otro hemisferio estaba despierto. Esto está de acuerdo con el hecho de que el sueño REM, hasta donde se conoce actualmente, no ocurre de forma unihemisférica.

El hecho de que exista un sueño unihemisférico se ha utilizado como un argumento a favor de la necesidad de dormir. [78] Parece que ningún animal ha desarrollado la capacidad de quedarse sin dormir por completo.

Los animales que hibernan están en un estado de letargo , a diferencia del sueño. La hibernación reduce notablemente la necesidad de dormir, pero no la elimina. Algunos animales que hibernan terminan su hibernación un par de veces durante el invierno para que puedan dormir. [42] Los animales en hibernación que se despiertan de la hibernación a menudo entran en un sueño de rebote debido a la falta de sueño durante el período de hibernación. Definitivamente descansan bien y conservan energía durante la hibernación, pero necesitan dormir para otra cosa. [42]

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