睡眠在高等动物中十分普遍。拿我们人类来说,一生中要花近三分之一的时间来睡觉。你是否想过,地球上那些结构简单的动物们需不需要睡觉呢?比如,“无脑”的水母。水母拥有着多细胞动物中最原始、最简单的网状神经系统。水母的神经元只是互相连接形成一个松散的网络、并不存在中枢及明显的功能分区,属于典型的“无脑”动物。所以,只要搞清楚水母会不会睡觉,就能知道“脑对于睡眠是否必要”。如何证明水母会不会睡觉?
水母没有眼睛、不会说话、也不会做出躺卧动作,怎样才能判断它们是否在睡觉呢?好在有下面三条有关睡眠行为的标准,目前在许多物种中被普遍接受,可以用来借鉴:①静息,即活动性的降低(睡着了动弹少);②对外界刺激反应的降低(睡着了反应更慢);③稳态反弹,即在睡眠剥夺后会有反弹(熬夜不睡之后会困、要补觉)。
有三位来自加州理工学院的博士生,在一次闲谈中聊到了这个问题,碰巧他们当中的一位刚好养了几箱水母在进行研究。三人立即赶去实验室,当他们把水箱的灯光关闭后,神奇的事情发生了,这些水母的规律性收缩看上去好像放慢了——“就像是在睡觉一样”。于是,他们决定用上述的标准来测试一下,这算不算是真的睡眠行为。测试1:昼夜活动性差异。这些萌萌哒“小仙女”平时会规律地收缩。
他们用摄像机详细记录了水母在白天和夜间的收缩行为,观察的全部23只水母中,都一致地出现了白天明显比夜间更活跃的现象。测试2:对外界刺激的反应。为了测试水母在晚上是否也有“对外部世界的刺激反应降低”的特点,三位博士生为仙女水母“量身打造”了一款独家检测法。实验结果显示,比起白天时,在夜里“睡得迷迷糊糊”的水母果然需要更多时间才能意识到自己不在原位,同时也需要花更长时间才能游回管底。
测试3:“熬夜”的影响。他们用这种方法整晚地“折腾”仙女水母,并记录它们接下来的活跃程度。不出所料,“熬夜”第二天,水母们的活跃度果然相比往常大幅下降;甚至在紧接着的第二天晚上,他们也比平时睡得更“沉”一些。更多的证据。他们还尝试着向水箱中加入脊椎动物中常见的调控睡眠和光周期的分子:褪黑素。加入褪黑素后,水母的活动性很快降低。
一系列研究结果意味着,睡眠是动物神经系统的一种不依赖于脑的、可以直接依托整个神经网络本身的特性。这或许可以为科学家们解开“动物睡眠之谜”的终极课题提供一些帮助。