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军舰鸟一飞几十天不落地,睡觉咋办?就睡在风里呗~
发表日期:2016-08-25作者:sohu.com 出处:it.sohu.com  

  作者:Alulull

  编辑:窗敲雨

  军舰鸟是长途飞行的好手,它们常常一出海就飞上好几个月,期间只用在陆地上休息几天。前段时间,有研究论文揭开了军舰鸟长途飞行的秘诀:它们特别擅长借风而行。只要搭上一波上升气流,它们不用挥一下翅膀,就能让自己滑翔前进数十公里(更多阅读:有种鸟一生都在飞?军舰鸟:一生困难点,我也就飞个几十天吧)

  这种借力飞行的技巧堪称精湛,但读者们心中依然留有一个疑问:力气是省了,但它们一直飘在天上,要怎么睡觉呢?飞行中的鸟类大脑非常繁忙,既要提防可能出现的危险,又要留意控制飞行动作和航线。按理说, 长时间的飞行确实需要充足的睡眠来保障,但在天空中熟睡怎么看都是不可能完成的任务,军舰鸟究竟如何解决缺觉难题

  

  图片来源:nzbirdsonline.org.nz

  在此之前,科学家们对军舰鸟的睡觉问题已经给出了种种推测,但由于技术所限,真正可靠的研究证据迟迟未能出现。而现在,发表在《自然·通讯》(Nature Communications)上的一篇论文终于公布了军舰鸟睡眠习惯的第一手资料。脑电数据显示, 军舰鸟们确实能够边飞边睡,不过每一次“飞行睡眠”的持续时间都非常短暂。面对睡眠剥夺和脑力需求之间的矛盾,军舰鸟似乎自有一套平衡方法。

  飞行睡觉两不误

  2014年8月,研究者们来到位于太平洋东部的赫诺韦萨岛(Genovesa Island),为在这里喂养后代的15只成年雌性军舰鸟安装了头部加速度记录仪、GPS以及脑电图(EEG)记录仪,并在接下来的10天里,对它们的飞行运动及大脑活动状态展开了一番彻底调查。

  脑电图常会用在睡眠相关的研究当中,它的信号频率和幅度能够反映这些军舰鸟的清醒程度。当哺乳动物和鸟类从清醒状态转入睡眠时,脑电图信号会从低幅度的高频活动变为高幅度的低频活动,科学家通常将后面这种高幅低频的信号称为“慢波活动”(slow wave activity),伴随着慢波活动的睡眠则称为“慢波睡眠”(slow wave sleep,简称SWS)。

  

  在一只军舰鸟左右两侧大脑半球记录到的两种EEG信号。左图中的信号幅度低,抖动频率高,说明军舰鸟正处于清醒状态;右图则抖动频率相对较慢而幅度明显增高,是典型的慢波活动,说明军舰鸟正在进行慢波睡眠。图片来自原论文

  脑电分析结果表明,在白天,飞行中的军舰鸟能一直维持清醒状态。等到太阳落山一小时后,EEG信号开始偶尔被一些持续时间较短的慢波活动打断。这说明, 军舰鸟很有可能正在一边飞行一边睡觉。另一项证据来自加速度记录仪记录到的头部运动:当出现慢波活动时,军舰鸟的嘴部向上抬起的角度会比清醒时更高,而缩脖子抬头恰好是军舰鸟在陆地上睡觉时的习惯姿势。

  军舰鸟对入睡时机的把握也非常讲究, 它们往往会在搭乘气流盘旋上升的时候睡觉,下降时则会尽量保持清醒,睡眠时身处的平均海拔高度也比清醒时更高。这样一来,军舰鸟们就可以减少因为睡迷糊而不慎落水的可能。

  

  图片来源:www.theguardian.com

  睁一只眼,闭一只眼

  不仅如此,军舰鸟还和海豚掌握了同样的技巧,也就是 仅让一侧大脑半球进入睡眠状态,同时让另一侧保持相对清醒。此时,在两侧脑半球记录到的慢波活动强度是不一样的,因此这也被称为 “不对称慢波睡眠”(asymmetric SWS)。统计表明,对飞行中的军舰鸟来说,不对称慢波睡眠占据了总体睡眠时间的70%;而在剩下的30%时间里,两侧大脑都进入了慢波睡眠状态,但它们依旧能完成高超的飞行动作。

  那么,特意保持一侧大脑清醒的意义是什么呢?原来,在进行“不对称睡眠”时,军舰鸟的眼睛也是一睁一闭的: 睁着的眼睛将视觉信号传送给对侧清醒的大脑半球,从而实现对周围环境的监控。有趣的是,如果军舰鸟恰好在不对称慢波睡眠期间进行盘旋飞行,转弯的方向往往也会与睁眼的一侧保持一致,以便更好地看清自己前进的路线。

  

  军舰鸟在攀升高度时的飞行路线(左)及“睁只眼闭只眼”的睡眠技巧(右)。清醒的大脑半球接收来自对侧的视觉信息,为了看清前方是否有危险,转弯的方向也尽量与图中睁开的左眼一致,整体呈逆时针方向盘旋。图片来自原论文

  熬夜高手

  即便掌握了如此特别的睡眠技巧,军舰鸟在飞行时依然没有安心地大睡特睡。 它们的空中睡眠时间其实很短,仅占总飞行时间的3%不到睡眠深度也比在陆地上睡觉时更浅。在长时间飞行旅途的最后一天,军舰鸟的睡眠需求理应变得非常高,但此时记录到的慢波活动强度与出发的第一天相比并无差别。

  这是一个非常意外的发现。以往研究表明,对我们哺乳动物以及许多鸟类来说,在维持一段清醒时间后进入慢波睡眠状态时,脑电图慢波活动的幅度便会与清醒时间的长度呈正比。这也就是说, 熬得越久,之后慢波睡眠的程度也就越深。这是一种维持自身稳态的机制,一旦被打破就会造成严重后果。因此,过去很多学者推测,进行长途飞行的鸟类在飞行期间也需要较长的睡眠时间,以平衡飞行时的脑力消耗。

  

  图片来源:www.ww2research.com

  但是,在军舰鸟这里,情况似乎不大一样。为了完成长途飞行,它们能够在飞行期间无视睡眠的自我平衡机制, 让自己在进行少量零碎睡眠的同时维持长时间清醒,等到返回陆地之后,再一口气将损失的睡眠时间补回来。像这样的熬夜能力,放在我们人类身上可以说非常难以想象。研究者认为,如果能找到其中的原理,这或许能帮助我们更好地理解睡眠剥夺对人类带来的负面影响。

  半个AI羡慕吧,人类?

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it.sohu.com true 搜狐媒体平台 http://it.sohu.com/20160825/n465963752.shtml report 3768 作者:Alulull编辑:窗敲雨军舰鸟是长途飞行的好手,它们常常一出海就飞上好几个月,期间只用在陆地上休息几天。前段时间,有研究论文揭开了军舰鸟长途飞行的秘诀:
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