I polpi sognano? Il sonno del polpo è sorprendentemente simile a quello umano e con uno stadio simile alla veglia

Come gli esseri umani, i polpi passano da due fasi del sonno: una fase tranquilla e una fase attiva che ricorda il sonno REM nei mammiferi

[29 Giugno 2023]

Quando i polpi dormono, alternano tranquilli periodi di sonno con brevi scoppi di frenetica attività. I loro tentacoli e gli occhi si contraggono, il loro ritmo respiratorio accelera e la loro pelle assume rapidamente colori vivaci.

Lo studio “Wake-like skin patterning and neural activity during octopus sleep”, pubblicato su Nature da un team di ricercatoti dell’Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) e dell’università di Washington – Seattle ha esaminato l’attività cerebrale e il pattern della pelle nei polpi  Octopus laqueus durante il periodo di sonno attivo e ha scoperto che «Somigliano molto all’attività neurale e al comportamento del pattern cutaneo osservati da svegli».

Nei mammiferi, l’attività simile al risveglio si verifica anche durante il sonno REM (Rapid Eye Movement), la fase in cui si fanno la maggior parte dei sogni.  Lo studio evidenzia le notevoli somiglianze tra il comportamento del sonno dei polpi e quello umano e dà  affascinanti spunti sull’origine e la funzione del sonno.

L’autore senior dello studio, Sam Reiter, a capo della Computational Neuroethology Unitche dell’OIST, spiega che «Tutti gli animali sembrano mostrare una qualche forma di sonno, anche animali semplici come le meduse e i moscerini della frutta. Ma per molto tempo, solo i vertebrati erano noti per passare da due diverse fasi del sonno».

Queste nuove rivelazioni su come dormono i polpi sono arrivate grazie al lavoro di Leenoy Meshulam , un fisico statistico dell’università di Washington – Seattle, che ha passato 3 mesi all’OIST come ospite del Theoretical Sciences Visiting Program e  Meshulam sottolinea: «Il fatto che il sonno a due stadi si sia evoluto in modo indipendente in creature imparentate lontanamente, come i polpi, che hanno strutture cerebrali grandi ma completamente diverse dai vertebrati, suggerisce che possedere uno stadio attivo, simile alla veglia, può essere una caratteristica generale della cognizione complessa».

All’inizio, gli scienziati hanno verificato se i polpi fossero veramente addormentati durante il periodo attivo: hanno testato la loro risposta a uno stimolo fisico e hanno scoperto che «Sia nella fase tranquilla che in quella attiva del sonno, i polpi richiedevano una stimolazione più forte prima di reagire rispetto a quando erano svegli». Il team ha anche scoperto che se impedivano ai polpi di dormire o li interrompevano durante la fase attiva del sonno, i polpi successivamente entravano nel sonno attivo prima e più frequentemente.

Secondo Aditi Pophale, co-autore principale dello studio e studente di dottorato all’OIST, «Questo comportamento compensatorio definisce la fase attiva come una fase essenziale del sonno necessaria per il corretto funzionamento dei polpi».

I ricercatori hanno anche studiato approfonditamente l’attività cerebrale dei polpi quando sono svegli e addormentati e, durante il sonno tranquillo, hanno visto «Caratteristiche onde cerebrali che assomigliano molto a certe forme d’onda viste durante il sonno non REM nel cervello dei mammiferi chiamate fusi del sonno. Anche se l’esatta funzione di queste forme d’onda non sia chiara nemmeno per gli esseri umani, gli scienziati ritengono che aiutino a consolidare i ricordi. Utilizzando un microscopio all’avanguardia costruito dal co-autore principale Tomoyuki Mano, i ricercatori hanno determinato che «Queste onde simili a fusi del sonno si verificano nelle regioni del cervello dei polpi associate all’apprendimento e alla memoria, suggerendo che queste onde potenzialmente svolgono una funzione simile a quelle degli umani».

Ogni ora circa, i polpi sono entrati in una fase di sonno attivo per circa un minuto e «Durante questa fase, l’attività cerebrale dei polpi somigliava molto da vicino alla loro attività cerebrale durante la veglia, proprio come il sonno REM negli esseri umani».

Il gruppo di ricerca ha anche analizzato ad altissima risoluzione i modelli mutevoli della pelle dei polpi quando sono svegli e addormentati. Meshulam sottlinea che «Filmando a una risoluzione così elevata, possiamo vedere come si comporta ogni singola cellula pigmentata per creare un modello generale della pelle. Questo potrebbe aiutarci a creare semplici modelli di pelle per comprendere i principi generali del comportamento di veglia e sonno».

Quando sono svegli, i polpi controllano migliaia di minuscole cellule pigmentate presenti nella loro pelle, creando una vasta gamma di diversi modelli di pelle che usano per mimetizzarsi in ambienti diversi e per manifestazioni sociali o di minaccia, come mettere in guardia i predatori e comunicare tra loro. Gli scienziati dicono che «Durante il sonno attivo i polpi attraversavano questi stessi modelli di pelle».

Secondo il team di ricerca, «Le somiglianze tra il sonno attivo e gli stati di veglia potrebbero essere spiegate da una serie di ragioni. Una teoria è che i polpi potrebbero praticare i loro modelli di pelle per migliorare il loro comportamento mimetico da svegli o semplicemente mantenere le cellule del pigmento. Un’altra idea intrigante è che i polpi potrebbero rivivere e imparare dalle loro esperienze di veglia, come cacciare o nascondersi da un predatore, e riattivare il modello della pelle associato a ciascuna esperienza. In altre parole, potrebbero fare qualcosa di simile a sognare».

Reiter conclude: «In questo senso, mentre gli esseri umani possono riferire verbalmente che tipo di sogni hanno avuto solo una volta che si sono svegliati, il modello della pelle dei polpi funge da lettura visiva della loro attività cerebrale durante il sonno. Al momento non sappiamo quale di queste spiegazioni, se ce ne sono, potrebbe essere corretta. Siamo molto interessati a indagare ulteriormente».