Pitanje:
Zašto se proces spavanja razvio kod mnogih životinja? Koja je njegova evolucijska prednost?
Gordon Gustafson
2011-12-24 21:10:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Čini se da je proces spavanja vrlo nepovoljan za organizam jer je izuzetno ranjiv na grabežljivost nekoliko sati odjednom. Zašto je san potreban kod toliko životinja? Kakvu je prednost dao pojedincima koji su evoluirali da bi je imali kao prilagodbu? Kada i kako se to vjerojatno dogodilo na evolucijskom putu životinja?

npr. dupini si ne mogu priuštiti da izgube punu svijest kad se odmore, inače bi se utopili. Dakle, njihov mozak sisavaca evoluirao je na takav način [da odjednom spava samo polovica mozga] (http://science.howstuffworks.com/environmental/life/zoology/mammals/question643.htm).
Mnoge životinje selice, poput kornjača i ptica, također su razvile ovaj polusmoćan san.
Prema jednom radu koji sam pročitao, spavanje pomaže u procesu učenja i mnoge su neuronske veze ojačane u snu.
Postoji pretpostavka u zajednici (ništa objavljeno što ne mogu pronaći) da je san evoluirao kako bi zaustavio životinje koje se usuđuju kad uvjeti nisu bili povoljni za lov (na primjer lovci dana lovili su se noću, ili su sporo otuđene noćne životinje postajale očite na suncu). Bolje je ako se samo pognu kad im osjetila nisu prilagođena situacijama s kojima se mogu suočiti.
Odgovor na dijelove vašeg pitanja cilj je knjige [Zašto spavamo] (https://www.amazon.com/Why-We-Sleep-Unlocking-Dreams/dp/1501144316) znanstvenika o snu Matthewa Walkera. Knjiga je prilično popularna i ažurirana (2017.).
četiri odgovori:
#1
+54
DVK
2011-12-24 22:01:39 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ovaj dobar ne-znanstveni članak pokriva neke od uobičajenih prednosti (odmor / regeneracija).

Jedan od istraživačkih radova koji su spomenuli (povezali su se s priopćenjem za javnost) bio je Očuvanje sna: uvidi iz nemetalskih modelnih sustava autora dr. John E. Zimmerman .; Trendovi Neurosci. 2008. srpanj; 31 (7): 371–376. Objavljeno na mreži 2008. 5. lipnja. Doi: 10.1016 / j.tins.2008.05.001; NIHMSID: NIHMS230885 . Citiranje iz priopćenja za javnost:

Budući da se vrijeme letarga podudara s vremenom u životnom ciklusu okruglih crva kada se u živčanom sustavu dogode sinaptičke promjene, oni predlažu da je spavanje stanje potrebno za plastičnost živčanog sustava. Drugim riječima, da bi živčani sustav mogao rasti i mijenjati se, mora proći vrijeme aktivnog ponašanja. Drugi istraživači iz Penna pokazali su da se kod sisavaca tijekom spavanja događaju sinaptičke promjene i da uskraćivanje sna dovodi do poremećaja tih sinaptičkih promjena.

To bi moglo objasniti zašto [nedostatak sna utječe na brzinu otkucaja srca] (https://sleepfoundation.org/sleep-news/how-sleep-deprivation-affects-your-heart).
Ovo je pomalo kružno, jer spavanje "potrebno za plastičnost živčanog sustava" jednostavno znači da ovisnost živčane prilagodbe o snu nikada nije odabrana. Ne odgovara zašto
Ovaj argument također propušta spomenuti zašto ne bi mogla postojati visoko modularna i suvišna moždana arhitektura s najmanje 2 modula za svaki neuroplastični podsustav koji izmjenjuju cikluse spavanja i buđenja. Takva tehnologija već postoji za velike klastere i stalke poslužitelja (koji se naziva kontinuirano ažuriranje) gdje se uravnoteživač tereta koristi kao prednji kraj okrenut prema klijentu (zahtjevi za usmjeravanje prema poslužiteljima koji su spremni da ih prihvate). Kada se instalira ažuriranje, poslužitelji se isključuju, ažuriraju i ponovno pokreću na "valjani" način tako da većina poslužitelja radi u bilo kojem trenutku tijekom ažuriranja.
#2
+27
Rory M
2012-01-29 18:56:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pronašao sam ovaj rad Beningtona i Hellera koji se nadovezuje na prethodno spomenutu teoriju spavanja kao mehanizma za obnavljanje metabolizma. Pretpostavljaju da je san neophodan za obnavljanje zaliha glikogena (uglavnom unutar astrocita) u mozgu. Te se zalihe obično koriste za dopunjavanje glukoze u krvi zbog visokih energetskih potreba mozga.

Predlaže se da to može rezultirati i osjećajem pospanosti kao posljedicom iscrpljivanja zaliha glikogena u određenim malim dijelovima mozga. Kratko i lokalizirano trošenje zaliha glikogena znači da stanice rade s manje energije nego što je uobičajeno za rad. To uzrokuje povećanje sinteze adenozina zbog razgradnje AMP. U radu se tvrdi da adenozinski receptori otkrivaju povišenu razinu adenozina, što zatim pokreće ili povećava (kao što se vidi na EEG snimcima) osjećaj potrebe za snom:

Flowchart of the relation of glycogen to sleep need and replenishment

U NREM spavanju (što može pružiti određenu potporu teoriji, jer NREM spavanje čini 80% sna i najviše se fiziološki razlikuje od buđenja), ovaj se glikogen najučinkovitije zamjenjuje. Tijekom NREM spavanja smanjuje se oslobađanje neurotransmitera koji induciraju glikogenolizu, što omogućava prevladavanje glikogen-sintaze i obnavljanje razine glikogena. Međutim, ti isti neurotransmiteri su ključni u obradi osjetnih podražaja (toničnom depolarizacijom neurona u osjetnom korteksu). Stoga će nadoknada glikogena uvijek biti povezana sa (jako) smanjenim odgovorom na podražaje .

To dovodi do konačnog odgovora na pitanje zašto san ima evolucijsku prednost, što ću i učiniti citirati doslovno da bi se održao zamah autora:

Nadoknađivanje glikogena tijekom buđenja bilo bi neprilagođeno jer bi to narušilo sposobnost organizma da prerađuje i reagira na osjetne podražaje. San je stoga evoluirao kao stanje u kojem se životinje povlače u sigurno okruženje, ponašanje se suzbija i zalihe glikogena obnavljaju .

Pa je li slučajno to što je metabolički put sinteze glikogena u mozgu evoluirao kako bi ga regulirali neurotransmiteri? Da se razvio neovisno - ne bi nam trebao san?
@MartaCz-C to je stvarno dobra poanta, i ako sam iskren, trudio sam se pronaći odgovor u literaturi za vas. Međutim, moglo bi se reći da su rezerve glikogena u biti rezervni izvor napajanja, čak i ako neurotransmiteri nisu bili uključeni, takva se opskrba vjerojatno neće nadoknaditi bez znatno smanjene potrebe za energijom (tj. U snu), jer inače bilo koja pristigla glukoza bi se brzo upotrijebio nego pohranio u glikogenezi. Ako je to slučaj, to bi mogla biti prilagodba, a ne slučajna pojava - prisiljavanje organizma da se odmori kako bi obnovio te zalihe.
#3
+9
Innab
2011-12-24 23:49:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Prema onome što sam naučio, postoje dvije teorije koje mogu odgovoriti na to pitanje:

  1. Obnova - tijelo se mora odmoriti kako bi obnovilo svoj metabolizam (ako je životinja aktivan 24/7, stalno će trošiti puno energije i metabolizma). Pokazalo se da miševi koji su neko vrijeme provodili vrijeme spavanja imaju oslabljen imunološki sustav.

  2. Očuvanje - pretpostavlja se da san daje prednost za preživljavanje. Noć je opasno vrijeme, pa san nekako prisiljava životinju da se prileže nekoliko sati.

Vaša točka 2 govori upravo suprotno od postavke pitanja. Želite li malo proširiti (npr. Dati neke reference)?
Čini se da je točka 1 kružni argument (ili se to čini pogrešnim): ako životinja ne spava, mogla bi loviti / tražiti hranu. Čak i u snu trošimo * nešto * energije, tako da će ovaj izračun * uvijek * izaći povoljno na stranu ostajanja budnim.
@KonradRudolph - tijelo uvijek troši malo energije, ali energija koju tijelo koristi tijekom spavanja djelić je energije koja je potrebna da ostane budna / lovi / itd.
@nico - Pronašao sam izvadak iz knjige - [ovdje] (http://www.trentu.ca/admin/specialneeds/learninginnovations/thinkingandlearning/public/Unit13%20-%20Sleep%20and%20Learning%20Handout.pdf)
@Innab Nebitno je da je trošak energije samo djelić. Važno je da ih uopće ima. Računajte, nikad neće biti korisno odmoriti se umjesto da provodite isto vrijeme u lovu, jer je neto energetska bilanca lova * pozitivna * (tj. Preuzimanje energije, a ne trošak), tako da će se u odmaranju uvijek potrošiti više energije od lova.
@KonradRudolph to je sigurno samo ako je lov uspješan - stoga spavanje može biti * manje nepovoljno * u pogledu potrošnje energije ako su šanse jako složene u odnosu na uspješno grabežljivost u određeno doba dana.
# 2 također se ne odnosi na noćne životinje; posebno životinje koje su aktivne u različito doba dana, posebno kako bi izbjegle grabežljivce.
#4
+2
John
2019-09-27 21:52:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zašto je spavanje i dalje prilično lako, zašto je potrebno, nepoznanica je.

Čini se da je san potreban u bilo kojem organizmu s mozgom, to jest u bilo kojoj vrsti koncentracije neurona. Tada je porečeno da su organizmi umrli. Dakle, sve što se mora dogoditi je da blagodati mozga premašuju troškove spavanja.

Potrebna duljina spavanja korelira s veličinom mozga, barem REM dio sna ostali dijelovi koreliraju s metabolizmom. Sad se to naizgled može zbuniti u većim složenim mozgovima (posebno pticama i sisavcima) kada organizmi počnu presavijati mozak kako bi povećali gustoću neurona bez povećanja ukupne veličine. U ovom slučaju ti organizmi povećavaju "veličinu" mozga, ne povećavajući mozak povećavanjem gustoće. Još gore što neki organizmi "spavaju" dulje vrijeme, ali samo kratki dio tog vremena uključuje živčanu aktivnost povezanu sa spavanjem (poput REM-a), spavanje u više složenih životinja (onih s vrlo velikim složenim mozgom) sadrži mnoge funkcije.

U organizmima sa sićušnim mozgom i usporenim metabolizmom (odnosno najranijim stvarima s mozgom) san ne traje dugo, tako da su troškovi minimalni, koristi od mozga (a time i učenja) mogu biti velike. Kasnije kako mozak raste, trošak raste, ali raste i korist, ako je bilo moguće zadržati mozak bez potrebe za snom, za koji bi to trebalo odabrati u ovoj fazi. Dakle, vjerojatno je potreba za snom nešto temeljno za funkcioniranje neurona i ne može se mijenjati bez ozbiljnog narušavanja njihove funkcije. Nerijetko se događa da se nepovoljne stvari evolucijski zaključaju, trošak njihove promjene (u ovom slučaju gubitak moždane funkcije) daleko je veći od troškova spavanja, tako da ih odabir održava.

Sad složenost spavanja ima smisla, ako već imate ovo potrebno razdoblje zastoja, evolucijski ima smisla baviti se bilo čime drugim što bi bilo najbolje učiniti tijekom navedenog vremena. Bolje koristiti okidače i vrijeme za postojeće aktivnosti zastoja za sve ostale koji se dodaju, a zatim imati još više zastoja. Tako sada imamo mnoštvo zbunjujućih čimbenika koji blatnjavo proučavaju i otežavaju utvrđivanje koji su dijelovi bitni.

Ne znamo zašto je spavanje potrebno , ideja ima mnogo, ali nema mnogo dokaza. S obzirom na složenost sna, to nije iznenađujuće, zadirkivanje glavnih funkcija nije lako. Trenutno postoji naklonost prema potrebi uklanjanja metabolita koji remete živčanu funkciju, čini se da je ovaj proces vrlo remetilački za mozak ako je mozak budan, do te mjere da jednostavno isključuje moždanu aktivnost posebno kretanje) daleko je sigurnije za organizam. Ali kao i kod svih istraživanja, ovo je vrlo preliminarno, a san se slabo razumije, tako da prihvaćanje jest i treba biti vrlo probno.



Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...