نوم الموجات البطيئة أحادي النصف

نظراً لنشأة النوم العميق غير المصحوب بموجات دماغية (USWS) في الدماغ، يُعتقد أن النواقل العصبية تُشارك في تنظيمه. وقد رُبط الناقل العصبي أستيل كولين بتنشيط نصفي الدماغ لدى فقمات الفراء الشمالية. درس الباحثون الفقمات في بيئات مُحكمة من خلال مراقبة سلوكها، وكذلك عبر أقطاب تخطيط الدماغ الكهربائي (EEG) المزروعة جراحياً. ^{[ 1 ]} يُفرز الأستيل كولين بكميات متساوية تقريباً في كل نصف دماغ خلال النوم العميق ثنائي الجانب. مع ذلك، في النوم العميق غير المصحوب بموجات دماغية، يتركز الإفراز الأقصى للناقل العصبي أستيل كولين القشري في نصف الدماغ الذي يُظهر تخطيط دماغ كهربائي يُشبه حالة اليقظة. أما نصف الدماغ الذي يُظهر النوم العميق فيتميز بالإفراز الأدنى للأستيل كولين. وقد اكتُشف هذا النموذج لإفراز الأستيل كولين في أنواع أخرى، مثل الدلفين ذي الأنف الزجاجي. ^{[ 1 ]}

في فراخ الطيور المنزلية وأنواع أخرى من الطيور التي تُظهر نمط النوم أحادي الموجة (USWS)، تبقى إحدى العينين مفتوحة في الجانب المقابل (على الجانب الآخر) لنصف الكرة المخية "المستيقظ". وقد تبين أن العين المغلقة تقع في الجانب المقابل لنصف الكرة المخية الذي ينام نوم الموجة البطيئة. وأظهرت مهام التعلم، مثل تلك التي تتضمن التعرف على المفترسات، أن العين المفتوحة قد تكون مفضلة. ^{[ 8 ]} كما تبين أن هذا هو السلوك المفضل لدى حيتان البيلوغا ، على الرغم من وجود تناقضات تتعلق مباشرة بنصف الكرة المخية النائم والعين المفتوحة. ^{[ 9 ]} يساعد إبقاء إحدى العينين مفتوحتين الطيور على الانخراط في نمط النوم أحادي الموجة أثناء الطيران، كما يساعدها على مراقبة المفترسات في محيطها. ^{[ 10 ]} وقد تبين أيضًا أن التماسيح تنام وإحدى عينيها مفتوحة. ^{[ 11 ]}

بما أن ظاهرة النوم أحادي الجانب (USWS) محفوظة حتى لدى الحيوانات العمياء أو في حالة غياب المحفزات البصرية، فلا يمكن اعتبارها نتيجة لإبقاء العين مفتوحة أثناء النوم. علاوة على ذلك، فإن العين المفتوحة لدى الدلافين لا تُنشّط نصف الكرة المخية المقابل قسرًا. مع أن الرؤية أحادية الجانب تلعب دورًا هامًا في إبقاء نصف الكرة المخية المقابل نشطًا، إلا أنها ليست المحرك الرئيسي لظاهرة النوم أحادي الجانب. وبالتالي، قد تنشأ هذه الظاهرة بواسطة آليات داخلية. ^{[ 4 ]}

أظهرت الدراسات انخفاض درجة حرارة الدماغ عند ظهور تخطيط كهربية الدماغ أثناء النوم في أحد نصفي الكرة المخية أو كليهما. وقد رُبط هذا الانخفاض في درجة الحرارة بآلية لتنظيم الحرارة والحفاظ على الطاقة مع الحفاظ على اليقظة أثناء النوم. وقد ثبتت هذه الآلية في الدلافين، ويُعتقد أنها محفوظة بين الأنواع التي تُظهر هذه الظاهرة. ^{[ 12 ]}

يتطلب النوم فوق الجافية فصل نصفي الدماغ لعزلهما بشكل كافٍ لضمان دخول أحدهما في نوم عميق بينما يكون الآخر مستيقظًا. الجسم الثفني هو البنية التشريحية في دماغ الثدييات التي تسمح بالتواصل بين نصفي الدماغ. وقد لوحظ أن الحيتان تمتلك جسمًا ثفنيًا أصغر حجمًا مقارنةً بالثدييات الأخرى. وبالمثل، تفتقر الطيور إلى الجسم الثفني تمامًا، ولديها وسائل قليلة فقط للتواصل بين نصفي الدماغ. وتتعارض أدلة أخرى مع هذا الدور المحتمل؛ فقد وُجد أن القطع السهمي للجسم الثفني يؤدي إلى نوم ثنائي النصف الدماغي بشكل صارم. ونتيجةً لذلك، يبدو أن هذا الاختلاف التشريحي، على الرغم من ارتباطه الوثيق، لا يفسر وجود النوم فوق الجافية بشكل مباشر. ^{[ 7 ]}

يُعدّ إجراء مقارنات مستمرة بين أدمغة الحيوانات التي تُظهر ظاهرة النوم غير المتزامن (USWS) وتلك التي لا تُظهرها طريقة واعدة لتحديد البنى التشريحية العصبية المسؤولة عنها. وقد أظهرت بعض الدراسات حدوث نوم غير متزامن في الحيوانات التي لا تُظهر ظاهرة USWS نتيجةً لانفصال مناطق تحت القشرة الدماغية في المستوى السهمي، بما في ذلك الجزء السفلي من جذع الدماغ ، مع الحفاظ على سلامة الجسم الثفني. ووجدت مقارنات أخرى أن الثدييات التي تُظهر ظاهرة USWS تمتلك وصلة خلفية أكبر وزيادة في تصالب الألياف الصاعدة من الموضع الأزرق في جذع الدماغ. ويتوافق هذا مع حقيقة أن أحد أشكال التعديل العصبي ، وهو نظام التعديل النورأدرينالي المنتشر الموجود في الموضع الأزرق، يُشارك في تنظيم اليقظة والانتباه ودورات النوم والاستيقاظ. ^{[ 7 ]}

خلال مرحلة النوم العميق، يكون إفراز النورأدرينالين غير متماثل. فهو مرتفع في نصف الكرة المخية المستيقظ ومنخفض في النصف النائم. ويحفز التفريغ المستمر للخلايا العصبية النورأدرينالية إنتاج الحرارة: إذ يُظهر نصف الكرة المخية المستيقظ لدى الدلافين درجة حرارة أعلى، ولكنها مستقرة. وعلى النقيض من ذلك، يُسجل نصف الكرة المخية النائم درجة حرارة أقل قليلاً مقارنةً بالنصف الآخر. ووفقًا للباحثين، قد يلعب اختلاف درجات حرارة نصفي الكرة المخية دورًا في الانتقال بين حالة النوم العميق وحالة اليقظة. ^{[ 4 ]}

أثار التقاطع الكامل للأعصاب عند التصالب البصري في الطيور اهتمامًا بحثيًا واسعًا. يُنظر إلى التقاطع الكامل للمسار البصري كآلية لضمان تنشيط العين المفتوحة لنصف الكرة المخية المقابل بدقة . تشير بعض الأدلة إلى أن هذا وحده غير كافٍ، إذ من الناحية النظرية، يمنع العمى متلازمة التذبذب أحادي الجانب (USWS) إذا كانت محفزات العصب الشبكي هي العامل الوحيد. مع ذلك، لا تزال متلازمة التذبذب أحادي الجانب (USWS) تظهر في الطيور العمياء رغم غياب المدخلات البصرية. ^{[ 7 ]}

تستطيع معظم أنواع الطيور رصد اقتراب المفترسات أثناء نوم الموجات البطيئة أحادي الجانب. وأثناء الطيران، تحافظ الطيور على يقظتها البصرية باستخدام نوم الموجات البطيئة أحادي الجانب مع إبقاء إحدى عينيها مفتوحة. ويتناسب استخدام الطيور لنوم الموجات البطيئة أحادي الجانب تناسبًا طرديًا مع خطر الافتراس. بعبارة أخرى، يزداد استخدام بعض أنواع الطيور لنوم الموجات البطيئة أحادي الجانب مع ازدياد خطر الافتراس. ^{[ 2 ]}

يبدو أن النوم البطيء أحادي النصف يسمح للثدييات المائية، بما في ذلك الدلافين والفقمات، بالنوم والصعود إلى السطح للتنفس في آنٍ واحد. ^{[ 7 ]} تُعد الدلافين قارورية الأنف نوعًا محددًا من الحيتانيات التي ثبت تجريبيًا أنها تستخدم النوم البطيء أحادي النصف للحفاظ على أنماط السباحة والصعود إلى السطح للتنفس أثناء النوم. ^{[ 13 ]}

بالإضافة إلى ذلك، لوحظت نسخة معكوسة من "تأثير حافة المجموعة" في مجموعات دلافين المحيط الهادئ ذات الجوانب البيضاء. فالدلافين التي تسبح على الجانب الأيسر من المجموعة تفتح عيونها اليمنى، بينما تفتح الدلافين التي تسبح على الجانب الأيمن من المجموعة عيونها اليسرى. وعلى عكس بعض أنواع الطيور، فإن عيون هذه الحيتان المفتوحة تتجه نحو داخل المجموعة، وليس نحو خارجها. ولا تلعب مخاطر الافتراس المحتملة دورًا مهمًا خلال نوم الموجات البطيئة أحادي الجانب لدى دلافين المحيط الهادئ ذات الجوانب البيضاء. وقد اقتُرح أن هذا النوع يستخدم هذه النسخة المعكوسة من "تأثير حافة المجموعة" للحفاظ على تكوين المجموعة وتماسكها مع الحفاظ على نوم الموجات البطيئة أحادي الجانب. ^{[ 10 ]}

أثناء الهجرة، قد تخضع الطيور لنوم الموجات البطيئة أحادي النصف الدماغي لتتمكن من النوم والتنقل بصريًا أثناء الطيران في آنٍ واحد. وبذلك، قد تتجنب بعض الأنواع الحاجة إلى التوقف المتكرر على طول الطريق. من المرجح أن تستخدم بعض أنواع الطيور نوم الموجات البطيئة أحادي النصف الدماغي أثناء التحليق، ولكن من الممكن أيضًا أن تخضع الطيور لهذا النوع من النوم أثناء الطيران الخافق. لا يزال الكثير مجهولًا حول استخدام نوم الموجات البطيئة أحادي النصف الدماغي، نظرًا لأن عدم التماثل بين نصفي الدماغ في تخطيط كهربية الدماغ الذي يُلاحظ في الطيور الخاملة قد لا يكون مماثلًا لما هو عليه في الطيور الطائرة. ^{[ 10 ]}

كان طائر السنونو الشائع ( Apus apus ) المرشح الأمثل لإجراء بحث يهدف إلى تحديد ما إذا كانت الطيور التي تُظهر ظاهرة النوم أثناء الطيران (USWS) قادرة على النوم أثناء الطيران أم لا. وقد استند اختيار السنونو الشائع كنموذج للدراسة إلى ملاحظات أوضحت أنه يغادر عشه ليلاً، ولا يعود إليه إلا في الصباح الباكر. ومع ذلك، فإن الأدلة على ظاهرة النوم أثناء الطيران (USWS) ظرفية بحتة، وتستند إلى فكرة أنه إذا كان على طيور السنونو النوم للبقاء على قيد الحياة، فلا بد أنها تفعل ذلك عبر المبيت في الهواء، نظرًا لأنها لا تقضي وقتًا طويلاً في النوم داخل العش. ^{[ 10 ]}

كما تم العثور على العديد من أنواع الطيور الأخرى التي تظهر أعراض متلازمة فرط الحساسية للضوء، بما في ذلك:

• الشحرور الشائع ( Turdus merula ) ^{[ 7 ]}
• الدجاج المنزلي ( Gallus gallus domesticus )،
• نورس ذو جناح أزرق مزرق ( Larus glaucescens )
• السمان الياباني ( Coturnix japonica )
• مالارد ( أنس بلاتيرينخوس ).
• السمان الشمالي ( Colinus virginianus )،
• ببغاء ذو ​​جبهة برتقالية ( Aratinga canicularis )
• الصقر الشاهين ( Falco peregrinus )
• عصفور أبيض التاج ( Zonotrichia leucophrys gambelii ) ^{[ 10 ]}