Studio sul sonno REM negli aracnidi I ragni sognano pecore a otto zampe?

Durante il sonno riposiamo, ma il cervello rimane molto attivo: nella fase REM gli occhi si muovono rapidamente e sogniamo; i cani a volte “corrono” sul posto con tutto il corpo – e i ragni? I ricercatori dell’Istituto di Biologia Organismica dell’Università di Bonn hanno studiato il ragno australiano delle sorgenti per verificare se anch’esso attraversi la fase REM.

I ragni sono l’argomento di molti incubi. Ma i ragni sognano davvero? E dormono proprio come gli esseri umani e gli altri vertebrati, attraversando diverse fasi del sonno? Un team dell’Università di Bonn guidato dalla dott.ssa Daniela C. Rößler ha approfondito queste domande. A tal fine, la responsabile del gruppo Emmy Noether, insieme al suo team presso l’Istituto di Biologia Organismica, ha registrato ad alta risoluzione e sottoposto a test sperimentali il comportamento del ragno saltatore australiano Portia fimbriata per diversi giorni e notti. Finora mancavano prove sperimentali sul comportamento del sonno nei ragni.

Otto occhi, abitudini di sonno sconosciute

Dai dati video relativi ai ragni, gli scienziati hanno tratto le seguenti conclusioni: il ragno mostra un sonno vero e proprio, regolato, con due fasi chiaramente distinguibili, tra cui uno stato simile alla fase REM caratterizzato da movimenti oculari e contrazioni muscolari. Secondo quanto dichiarato dal team guidato da Rößler, questo risultato costituisce la prima conferma completa del comportamento del sonno in un ragno.

Gli scienziati hanno osservato esemplari della specie Portia fimbriata, ciascuno in piccole vaschette di plastica del diametro di dodici centimetri, in diverse condizioni di illuminazione per diversi giorni, al fine di rilevare i ritmi giorno-notte. Per le riprese notturne hanno utilizzato telecamere a infrarossi, al fine di documentare in dettaglio la posizione durante il sonno, le fasi di riposo e le fasi simili alla fase REM. Per verificare se gli animali si trovassero effettivamente in uno stato di sonno, i ricercatori hanno utilizzato stimoli acustici, registrandone i tempi di reazione. Hanno inoltre verificato se, in seguito a un’interruzione del sonno, i ragni mostrassero un «rebound del sonno», ovvero il recupero del sonno perso.

Il ragno saltatore Portia fimbriata

Le specie del genere Portia si nutrono di altri ragni. Le loro variegate strategie di caccia sono spesso interpretate come espressione di intelligenza: ad esempio, imitano le vibrazioni degli insetti che si dimenano, rimasti intrappolati nella ragnatela, per attirare i ragni tessitori. Il sofisticato comportamento di caccia suggerisce particolari capacità di apprendimento. Questo rende questo ragno così interessante per la ricerca. 

Sebbene le sue capacità cognitive siano probabilmente notevoli, le sue dimensioni corporee sono piuttosto modeste: il ragno saltatore australiano Portia fimbriata, una volta raggiunta la maturità, è grande all’incirca quanto una moneta da un euro.

Esperimenti video con ragni addormentati

La sfida maggiore è stata quella di trovare, per gli esperimenti di risveglio, uno stimolo a cui gli animali reagissero in modo affidabile. Questo perché i ragni percepiscono il mondo in modo completamente diverso rispetto agli esseri umani. Allo stesso tempo, gli scienziati hanno dovuto fare attenzione a non dare un’interpretazione eccessiva ai movimenti simili a quelli della fase REM, ma verificare passo dopo passo se fossero davvero associati alla fase REM del sonno. Tutti questi esperimenti sono stati condotti senza poter misurare l’attività cerebrale dei ragni. Le interpretazioni dei ricercatori si basano esclusivamente sul comportamento degli animali. Ciò ha richiesto una documentazione video molto dettagliata e, soprattutto, di lunga durata, con set di dati di ampia portata.

A cosa serve la ricerca sul sonno nei ragni?

I risultati aiutano a comprendere come si sia evoluto il sonno e quanto siano diffusi gli stati simili alla fase REM nel regno animale. Ciò apre nuove prospettive per la biologia comportamentale, neurologica e cronobiologica comparata, nonché per lo studio dei sistemi nervosi più semplici.

Sulla base dei risultati dello studio, i ricercatori di Bonn raccomandano di non limitarsi a studiare il sonno nei classici organismi modello o nei vertebrati, ma di ampliare il campo di indagine dal punto di vista tassonomico. In particolare, gli esperti dovrebbero studiare il sonno in animali dotati di sistemi nervosi molto diversi tra loro o che presentano adattamenti estremi. Secondo i ricercatori di Bonn, ciò potrebbe aiutare a identificare principi universali e una potenziale funzione originaria del sonno. Infatti, nonostante l’intensa attività di ricerca sull’argomento, esistono ancora sorprendentemente molte lacune nella comprensione del sonno – sia nei ragni, sia in noi esseri umani.

Prospettive

Il team guidato dalla responsabile del gruppo Rößler intende studiare come si sia evoluto il sonno, in particolare quello simile alla fase REM, nell’intera varietà dei ragni. Inoltre, i ricercatori mettono a confronto il comportamento del sonno dei ragni in natura e in laboratorio. Ulteriori studi mirano a chiarire in che modo il sonno sia correlato alle capacità cognitive e cosa avvenga nel cervello degli aracnidi e degli insetti durante questa fase. Inoltre, gli scienziati di Bonn intendono comprendere in che modo il cambiamento climatico e altri fattori antropogenici influenzino il comportamento del sonno di questi animali. Particolare attenzione è rivolta alle conseguenze dell’inquinamento luminoso.

Pubblicazione originale: Nadja Geiger, Maxim Q. Capelle, Phillip Rosentreter, Marie E. Herberstein, Armin Bahl, Massimo De Agrò, Barrett A. Klein, Daniela C. Rößler: Prove comportamentali a sostegno del sonno a due fasi nei ragni, Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze degli Stati Uniti d’America (PNAS), DOI: 10.1073/pnas.2618030123