Elk dier met hersenen heeft slaap nodig – en zelfs een paar zonder hersenen ook. Mensen slapen, vogels slapen, walvissen slapen en zelfs kwallen slapen.
Slaap is universeel “ook al is het eigenlijk heel riskant”, zegt Paul-Antoine Libourel, onderzoeker aan het Neuroscience Research Centre van Lyon in Frankrijk.
Aanbevolen video’s
Wanneer dieren in slaap vallen, zijn ze het meest kwetsbaar voor stiekeme roofdieren. Maar ondanks de risico’s is de behoefte aan slaap zo sterk dat geen enkel wezen dit helemaal kan overslaan, zelfs als het zeer lastig is.
Dieren die door extreme omstandigheden en omgevingen navigeren, zijn geëvolueerd om op extreme manieren te slapen – bijvoorbeeld door seconden per keer te stelen tijdens het 24-uurs ouderschap, knipoogjes te krijgen tijdens lange migraties en zelfs te dommelen tijdens het zwemmen.
Lange tijd konden wetenschappers alleen maar gefundeerde inschattingen maken over wanneer wilde dieren sliepen, waarbij ze observeerden wanneer ze stil lagen en hun ogen sloten. Maar de afgelopen jaren hebben kleine trackers en helmen die hersengolven meten – geminiaturiseerde versies van apparatuur in menselijke slaaplaboratoria – onderzoekers voor het eerst een glimp laten opvangen van de gevarieerde en soms spectaculaire manieren waarop wilde dieren dutten.
“We ontdekken dat slaap heel flexibel is als reactie op ecologische eisen”, zegt Niels Rattenborg, specialist op het gebied van slaaponderzoek bij dieren bij het Max Planck Instituut voor Biologische Intelligentie in Duitsland.
Noem het de opkomende wetenschap van ‘extreme slaap’.
Kinbandpinguïns en hun ‘microslaapjes’
Neem de kinbandpinguïns op Antarctica die Libourel bestudeert.
Deze pinguïns paren voor het leven en delen de ouderlijke taken: de ene vogel past op het ei of het kleine grijze pluizige kuiken om het warm en veilig te houden, terwijl de andere wegzwemt om te vissen voor een familiemaaltijd. Vervolgens wisselen ze van rol en houden ze dit non-stopwerk wekenlang vol.
Ouders van pinguïns staan voor een gemeenschappelijke uitdaging: voldoende slaap krijgen terwijl ze hun pasgeboren baby’s nauwlettend in de gaten houden.
Ze overleven door duizenden dutjes per dag te doen – elk gemiddeld slechts 4 seconden lang.
Deze korte ‘microslaapjes’, zoals bioloog Won Young Lee van het Korea Polar Research Institute ze noemt, lijken voldoende te zijn om pinguïnouders wekenlang hun zorgtaken te laten uitvoeren in hun drukke, luidruchtige kolonies.
Wanneer een onhandige buurman langskomt of roofzuchtige zeevogels in de buurt zijn, knippert de pinguïnouder om de aandacht te vestigen en dommelt al snel weer in slaap, met zijn kin knikkend tegen zijn borst, als een slaperige chauffeur.
De dutjes tellen op. Elke pinguïn slaapt in totaal 11 uur per dag, zo ontdekten wetenschappers door de hersenactiviteit van 14 volwassenen gedurende 11 dagen op King George Island in Antarctica te meten.
Om vooral alert te blijven en toch voldoende knipoogjes te geven, hebben de pinguïns een benijdenswaardig vermogen ontwikkeld om te functioneren tijdens een extreem verstoorde slaap – tenminste tijdens het broedseizoen.
Onderzoekers kunnen nu zien wanneer een van de hersenhelften – of beide tegelijk – slaapt.
Fregatvogels snoozen tijdens de vlucht de helft van hun hersenen
Dichters, zeelieden en vogelaars vragen zich al lang af of vogels die maanden achtereen vliegen wel een knipoog krijgen.
In sommige gevallen is het antwoord ja, zoals wetenschappers ontdekten toen ze apparaten die de hersengolfactiviteit meten, bevestigden aan de hoofden van grote zeevogels die op de Galapagos-eilanden nestelen en grote fregatvogels worden genoemd.
Tijdens het vliegen kunnen fregatvogels met één hersenhelft tegelijk slapen. De andere helft blijft semi-alert, zodat één oog nog steeds uitkijkt naar obstakels op hun vliegroute.
Hierdoor kunnen de vogels wekenlang rondvliegen, zonder land of water aan te raken, wat hun delicate, niet-waterafstotende veren zou beschadigen.
Fregatvogels kunnen geen lastige manoeuvres uitvoeren – fladderen, foerageren of duiken – met slechts één hersenhelft. Als ze naar een prooi duiken, moeten ze volledig wakker zijn. Maar tijdens de vlucht zijn ze geëvolueerd om te slapen terwijl ze zweven en omhoog cirkelen op enorme stromen warme opstijgende lucht die ze met minimale inspanning omhoog houden.
Terug in het nest in bomen of struiken veranderen fregatvogels hun dutjeroutine – ze slapen eerder met hun hele brein tegelijk en gedurende veel langere periodes. Dit suggereert dat hun slaap tijdens de vlucht een specifieke aanpassing is voor langdurig vliegen, zei Rattenborg.
Een paar andere dieren hebben soortgelijke slaaphacks. Dolfijnen kunnen tijdens het zwemmen met één hersenhelft tegelijk slapen. Sommige andere vogels, waaronder gierzwaluwen en albatrossen, kunnen tijdens de vlucht slapen, zeggen wetenschappers.
Fregatvogels kunnen meer dan 40 dagen lang 410 kilometer per dag vliegen voordat ze land raken, ontdekten andere onderzoekers – een prestatie die niet mogelijk zou zijn zonder op de vleugel te kunnen slapen.
Zeeolifanten sluimeren terwijl ze diep duiken
Op het land is het leven gemakkelijk voor een noordelijke zeeolifant van 2.268 kilogram. Maar op zee is slapen gevaarlijk: haaien en orka’s die op zeehonden jagen, liggen op de loer.
Deze zeehonden maken uitgebreide foerageertochten, gedurende maximaal acht maanden, waarbij ze herhaaldelijk duiken tot een diepte van enkele honderden meters om vis, inktvis, roggen en andere zeesnacks te vangen.
Elke diepe duik kan ongeveer 30 minuten duren. En ongeveer een derde van die tijd slapen de zeehonden mogelijk, zoals blijkt uit onderzoek onder leiding van Jessica Kendall-Bar van Scripps Institution of Oceanography.
Het team van Kendall-Bar ontwierp een hoofdkap van neopreen, vergelijkbaar met een badmuts, met apparatuur om beweging te detecteren en hersenactiviteit af te sluiten tijdens duiken, en haalde de doppen met gelogde gegevens terug toen zeehonden terugkeerden naar de stranden in Noord-Californië.
De dertien onderzochte vrouwelijke zeehonden hadden de neiging om te slapen tijdens de diepste delen van hun duiken, wanneer ze zich onder de diepten bevonden waar roofdieren gewoonlijk patrouilleren.
Die slaap bestond uit zowel langzame slaap als REM-slaap. Tijdens REM, of snelle oogbewegingsslaap, raakten de zeehonden tijdelijk verlamd – net als mensen tijdens deze diepe slaapfase – en veranderde hun duikbeweging. In plaats van een gecontroleerde neerwaartse glijbeweging draaiden ze tijdens de REM-slaap soms ondersteboven en draaiden ze rond in wat de onderzoekers een ‘slaapspiraal’ noemden.
In een tijdsbestek van 24 uur sliepen de zeehonden op zee in totaal ongeveer twee uur. (Terug op het strand duurden ze gemiddeld ongeveer 10 uur.)
De kronkelende evolutie van de slaap
Wetenschappers leren nog steeds over alle redenen waarom we slapen – en hoeveel we echt nodig hebben.
Het is onwaarschijnlijk dat een vermoeid mens deze extreme slaaphacks voor dieren kan proberen. Maar als we meer leren over hoe gevarieerd dutjes in het wild kunnen zijn, blijkt de flexibiliteit van sommige soorten. De natuur is zo geëvolueerd dat het zelfs in de meest precaire situaties mogelijk is om je ogen dicht te houden.