שינה ביונקים ימיים
שינה ביונקים ימיים
עד כמה שידוע למדע, כל בעלי החוליות, החל מדגים וכלה ביונקים, זקוקים לשינה רציפה בחלק ניכר מהיממה. בשגרה, חלק זה עשוי לחול ביום או בלילה ועולם הישנים מתחלק לפעילי יום-ישני לילה ולהיפך. כל אחד מאיתנו, שבחר להיות ער בשני חלקי היממה, על היבשה או מתחת למים, חווה זאת מניסיונו האישי.
השינה היא צורך בסיסי, המאפשר למוח אתנחתא ממטח הגירויים המציף אותו בתקופת הערות מחד ומאידך, הזדמנות לסנן ולעבד אינפורמציה שהתקבלה בתקופת הערות, תוך השוואה למידע שכבר מוטמע בו (להחליט מה למחוק ומה להעביר מזיכרון קצר מועד לזיכרון ארוך טווח), לשחרר עכבות מתהליכי אחזקה בסיסיים של הגוף ועוד. חלוקת הזמן בין שינה וערות משתנה מאוד, אך מניעה מוחלטת של שינה לאורך זמן באדם ובחיות מעבדה הינה בעלת השלכות הרסניות לתפקוד ולבריאות וככל שידוע לנו אינה קורה בטבע.
ככלל, ניתן להגיד שבשינה תשומת הלב והמוח מוסטות מהסביבה פנימה. ההשלכות הן שסף הגירויים המביא לתגובות אוטומטיות ומכוונות הוא גבוה, הן כי המוח ממסך עצמו ממרבית הגירויים והן כי מערכות התגובה נמצאות ברמת "ניטרול" כזו או אחרת. לצופה מן הצד יגלה הישן סימנים מובהקים מבחינה התנהגותית כמו עיניים עצומות, אפרכסות נפולות, רביצה, חוסר תנועה, רפיון או רעידות ואף תנועות לא פונקציונליות של שרירים (בשנת חלום) וחוסר תגובה לגירויים ברמה נמוכה. אבחון שינה התנהגותי אינו תמיד אמין. לדוגמה, חיה ש"'משחקת ישנה" או "משחקת מתה" אם כדי להימלט מתקיפה ואם כהכנה לתקיפה.
אבחון אמין יותר הוא אבחון פיסיולוגי המבוסס על הפעילות החשמלית של המוח, הניתנת לקליטה בעזרת אלקטרודות המוצמדות לקרקפת ולאחר הגברה, ליצירת תרשים האלקטרואנצפלוגרם (EEG), שהוא המקבילה המוחית לתרשים הפעילות החשמלית של הלב, ה-א.ק.ג. המוכר יותר. בעזרת התרשים הזה ובסיוע מדדים התנהגותיים ופיזיולוגיים אחרים, הוגדרו ארבעה שלבי או מצבי שינה:
שלב 1 - שלב המעבר מהערות והכניסה הראשונית לשינה.
שלב 2 - שכבר מוגדר כשינה אמיתית, לא עמוקה במיוחד.
שלב 3-4 - שתי רמות של שינה עמוקה, הידוע גם כשנת גלים איטיים ו-
שנת תנועות עיניים מהירות (R.E.M) או שנת חלום.
המעברים בין השלבים סדורים ותקופת שינה אחת באדם לרוב מורכבת מארבעה מחזורים של שינה כמודגם בתרשים.
יונקים ימיים ושינה
אין שנת היונק במים כמו שנתו על היבשה. על היבשה גופו נתמך ונחיריו חשופים לאוויר, כך שנשימתו הבלתי מודעת יכולה להימשך באין מפריע. הוא גם יכול לבחור מקום מוגן לישון בו, פחות או יותר. במים, הצורך לעלות לפני השטח או להימצא בו על מנת לנשום היא מגבלה. האפשרות שבשינה עמוקה עם רפיון שרירים השאיפה תתבצע מתחת לפני המים כשהנחיריים פתוחים היא סבירה ושינה בציפה גבוהה על פני השטח בים הפתוח חושפת את הישן לסכנת טריפה. זאת ועוד, קצב איבוד החום במים גדול מאוד יחסית ליבשה ופעילות השחייה במים היא במקרים רבים מרכיב הכרחי לשמירת מאזן חום. יונק ימי, בעיקר קטן יחסית, אם יישן במים וירפה את כל שריריו (גם רעד שרירים בלתי רצוני התורם למאזן החום, מדוכא בשינה) עלול להגיע למצב מסוכן של תת-חום (היפותרמיה).
אז מה הפיתרון? כמו נושאים אחרים שנדונו בגיליון זה בהקשר ליונקים ימיים, התשובה שונה בהתייחס לקבוצות השונות ולמידת תלותם הימית. ברור לנו כי לטורפים הימיים, המחלקים זמנם בין הים ליבשה, לא צריכה להיות בעיה נשימתית כאשר הם על היבשה. מבחינת המיגון, בגלל סירבול תנועתם היבשתית, הם חשופים לטריפה גם כאשר הם ערים ולכן ממילא עולים עליה רק במקומות כמו איים, חופים מוקפים במצוקים, גושי קרח ועוד אתרים (כמו כל יבשת אנטארקטיקה) נטולי טורפים יבשתיים.
הדוב הלבן (דוב הקוטב) הינו יונק ימי לפי כל ההגדרות המקובלות. אם כי בעת הצורך יהיה מסוגל לשהות של מעל יממה או אף יותר במים (המסת הקרח בעקבות ההתחממות הגלובלית מעצימה צורך זה), אלה מצבים נדירים ושנתו ביבשה אינה מהווה בעיה. אחריו, אריות-הים ודובי-הים (קבוצת האוטריים) מראים את התלות הנמוכה ביותר במים. טריפה נעשית בסמיכות יחסית לחוף ונקבות מניקות מפסיקות את ההנקה לטובת מסעות ציד, שגם במקרים קיצוניים לא נמשכים יותר ממספר ימים. על היבשה, התנהגותית ופיזיולוגית, שנתם דומה לזאת של טורפי יבשה. גם אם קיים אצלם חוסר שינה מוחלט לתקופה של מספר יממות בים, בעיקר כשלאחריו ישנה הזדמנות בלתי מוגבלת להשלמת חסכים, הוא נראה בגבולות הפיזיולוגיה. כלבי-הים הם בעמדת ביניים. עולים ליבשה לתקופות רציפות של רבייה (הזדווגות, המלטה והנקה) ולעתים גם התנשלות המתבצעות בניתוק גמור מהים ולכן בצום מוחלט (גם שתייה) ורק בסיומן יוצאים למסעות טרף בים הפתוח, שאצל פילי-הים, למשל, עשויים להמשך מספר חודשים. לווייתנאים ותחשאיים (סדרת הסירנות), לא עולים כלל על היבשה וחייבים לישון במים. כמוהם גם לוטרת הים, אשר למרות שהמעבר יבשה-ים שביצעה היה "רק אתמול" במושגים אבולוציוניים, מסוגלת להשלים את כל מחזור חייה, כולל הזדווגות, המלטה והנקה בים. בפועל, היא נצפית עולה על היבשה בעיקר ביום כדי לנוח, אך שנת הלילה שלה, כולל שנת החלום, מתרחשת לרוב בים ובהיותה הקטנה ביונקים הימיים, שנתה בהחלט עלולה לעורר בעיות.
אז מה הפיתרון?
את בעיית החשיפה לטורפים בים הפתוח ניתן לפתור חלקית בגישה המוכרת לנו מאוד ומתאימה למינים בעלי קשרים חברתיים הדוקים (מרבית לווייתנאי השיניים), בנוסח: "הנה מה טובה ומה נעימה שנת אחים גם יחד". חלק יישנו וחלק ישמרו לסירוגין. לוטרת הים יכולה לישון בתוך סבך יערות אצות הענק (kelp) אשר יספקו מסתור מרוב הטורפים. אבל מה עם בעיות הנשימה ומשק החום ועם הצורך להיות קשוב לטורפים למי שאין פיתרון הגנתי? התשובה היא, שבניגוד לתפיסתנו הטבעית, לא כל המוח חייב לישון בעת ובעונה אחת. כמובן שכמערכת רשתית מאורגנת, אי-אפשר שכל תא או אוכלוסיית תאי עצב "תחליט" מתי היא ישנה, אבל המבנה הבסיסי של המוח הוא חלוקה לשני "חצאי כדור" (המיספרות) המגושרות ביניהן ולמרות שאין סימטריות מוחלטת בתפקוד, קיימת כפילות רבה. תישן נא האחת ולאחריה האחרת, לסירוגין.
שנת חצי מוח (שינה חד-המיספירית)
רישומי EEG מיונקים ימיים שונים הישנים במים בתנאי שבי (עד כה נבדקו דובי-ים, כלבי-ים, דולפינים ותחשאים) הראו שכאשר החיה נראתה ישנה, ניתן היה לרשום פעילות מוחית של שנת גלים איטיים (שינה עמוקה) מצד אחד של קליפת המוח ובו-זמנית תרשים ערות מהצד השני. לעתים קרובות העין הנגדית לחצי הישן היתה עצומה והשנייה פקוחה. אגב, אין זו המצאה בלעדית של היונקים הימיים, היא די נפוצה אצל עופות. בקבוצת ברווזים הישנים בשורה על חוט חשמל (פעלול שווי משקל משל עצמו), שני הקיצוניים מראים שנת חצי-מוח (שח"מ), כאשר רק ההמיספרה הפונה כלפי חוץ נמצאת ישנה ובהתאם העין הקיצונית פקוחה. עד כה תועדה שח"מ בדולפין, בדוב-ים, בתחשי נהרות וכיוצא מן הכלל בולט, לא תועדה בכלבי-ים.
בעת שח"מ דולפינים בוגרים, אשר אומנם מדי פעם נצפים צפים בחוסר תנועה בפני המים וגם בקרקעית בריכה, נוהגים לשחות במעגלים (נגד כיוון השעון בחצי הכדור הצפוני ועימו בדרומי) עם עין עצומה לכוון מרכז המעגל ועין פקוחה כלפי חוץ, תוך הימנעות ממכשולים ותגובה לגירויים. לעומתם, דובי-ים הישנים על גבם בבריכה מראים חוסר סימטריה מוטורית מובהקת, כאשר בצד הגוף הנגדי לאונה ה"ישנה" הסנפיר חסר תנועה וזיפי השפם שכובים בעוד שבצד הנגדי לאונה ה"ערנית", הסנפיר מפדל במים לשמור על עמדת הגוף ועל נחיריים באוויר וזיפי השפם זקורים לקיום חישה מכנית.
שח"מ בדוב-הים
בשח"מ בדולפין אין כלל שנת חלום ואצל אריה-הים כמעט שאין. אין צורך להדגיש כי אפשרות של שחייה מכוונת אינה קיימת בשינה דו-אונתית ובוודאי לא בשנת חלום המאופיינת ברפיון שרירים מוחלט. לעומת זאת, שח"מ מאפשרת פעילות ברמה נמוכה של נשימה רצונית, שחייה, הימנעות מטורפים וקשר-עין עם בני להקה.
יונקים יבשתיים זקוקים לשנת חלום. איך מסתדרים לווייתנאים בלעדיה (כנראה כל חייהם) ואוטריים עם כמות מזערית שלה בתקופת שהייתם במים? בינתיים רק להם הפתרונים.
היונק הימי המעניין ביותר, אולי, בהקשר לשינה הוא פיל-הים. קיימים שני מינים, אחד בכל חצי כדור הארץ, עם ביולוגיה דומה. השנה שלהם מתחלקת לשתי תקופות יבשתיות (רבייה והתנשלות) ולשתיים ימיות. אין כניסה למים בראשונות ואין עלייה ליבשה באחרונות. על היבשה הם מצויים במושבות גדולות של עשרות עד מאות פרטים וכל מי שמבקר במושבה כזאת, בעיקר בתקופת ההתנשלות בה אין פעילות רבייתית, חווה שינה קבוצתית בהתגלמותה, כאילו נפגעו במטה קסם או כאילו מחויבים כולם לשלם חוב ארוך ומצטבר של חוסר שינה. מי שישים לב לדגם הנשימה בשינה, יגלה שאינו סדיר וקצוב כמו ביונק יבשתי ישן, אלא מורכב מסדרה של הפסקות/עצירות נשימה של עד מספר דקות, מופרדות על ידי תקופות קצרות של איוורור נמרץ, כאילו החיה מבצעת סדרת צלילות. לרופאי שינה, הדגם מיד יזכיר את תסמונת דום הנשימה בשינה הממררת את שנתם וחייהם של אחוז לא מבוטל מהאוכלוסייה, בעיקר גברים. אלא שבניגוד לחולים האנושיים, שבסוף כל עצירת נשימה מתעוררים להרף-עין בלתי מודע ועל כן שנתם מופרעת, תרשימי ה-EEG של פילי-הים מראים חסינות מוחלטת לדגם הנשימה.
עד כאן הכול טוב.
זמן רב לא ניתן היה לדעת מה קורה עם פילי-הים בים, עד שלפני מספר עשורים פותחו מכשירים קומפקטיים הדוגמים ואוגרים לתקופות ארוכות את פרופילי העומק בזמן של הנושא אותם. המכשיר הנקרא TDR (Time-Depth Recorder) הוא אבי אבות מחשבי הצלילה שכולכם מכירים, אלא שהוא מסתפק בפרופילי העומק והגרסאות המתוחכמות יותר מוסיפות טמפרטורה, מיקום גיאוגרפי (לפי שעת היום וזווית השמש בפני המים), מד זרימה/מהירות ואף כיווניות תלת-ממדית בתנועה התת-ימית. בעזרת דבק אפוקסי ניתן להצמיד TDR כזה לפרוותו של פרט במושבה לפני צאתו לים ולדעת שבשל נאמנותו לאתר מושבתו, ניתן יהיה לקבלו בחזרה בתקופה היבשתית העוקבת. ליתר ביטחון ניתן גם להצמיד לראש החיה משדר זעיר (גם בגרסה לוויינית) אשר יאתר אותה מעל פני המים.
הרישומים הראשונים שהתקבלו מנקבות לאחר מסע טריפה של עד שלושה חודשים הדהימו את החוקרים. כל התקופה הימית מתחילתה ועד סופה (למעט מקרים בודדים של שהיות של כמה שעות על פני המים) היתה סדרה רצופה של צלילות בנות כ-20 ד' לעומקים קבועים של עד 600 מ' (לרוב עם מחזוריות יומית של עומקים גדולים יותר ביום מאשר בלילה) וביניהן תקופות אוורור קצרות של כשתי דקות. בחישוב מהיר, מתברר שבמשך המסע הימי בילתה פילת-הים כמעט 90% מהזמן בצלילה! למי שמפעיל ממשק כזה לא מתאים הכינוי 'diver', אלא 'surfacer', אחד שעולה מדי פעם לפני השטח, למינימום הזמן הדרוש כדי לחזור לעומק. חלק מהתדהמה הוקדש לשאלה: "האם ומתי היא ישנה?"
למעשה, עד היום אין לכך תשובה מהימנה, בין היתר משום שלמרות שהטכנולוגיה לרישום הא.ק.ג. בעת המסע הימי - או לפחות בחלקו - קיימת, אין עדיין מכשור המאפשר רישום דומה של גלי המוח. רמזים קיימים. פרופילי העומק בזמן מראים שקיימים מספר סוגי צלילות, חלק מהן נראות כצלילות התקדמות, חלק כצלילות שיחור מזון ואילו סוג צלילה אחת אשר לאחרונה תועדה בתלת-ממד התגלתה כגלישת עומק פסיבית, במסלול סלילוני המזכיר עלה הנושר מעץ, כאשר פיל הים מהופך על גבו. אחד הפירושים שניתנים לצלילה הזאת, שהשלב הפסיבי שלה נמשך כעשרים דקות הוא שינה בצלילה. האם זאת שינה מוחית מלאה? שח"מ? האם בניגוד לאדם, מוח פיל-הים מסוגל להשלים את סך השינה הדרוש על ידי צבירת קטעי שינה כה קצרים? נראה שפיל-הים יספק עוד שנים רבות של מחקר עד לבירור סופי של רזי שנתו.
שנת חצי מוח ומשק חום
ישנה תיאוריה הגורסת כי שח"מ והעדר שנת חלום התפתחו במהלך האבולוציה של הלווייתנאים כפיתרון לדרישה לקיום תנועה בעת השהייה במים. הזכרתי למעלה כי יש לכך חשיבות יתרה בבעלי-חיים קטנים וזאת משום שחום הגוף אובד לסביבה משטח הפנים וככל שהגוף קטן יותר, כך גדל היחס בין שטח פניו לנפחו. לוטרת הים כמעט מעולם לא נצפתה בחוסר תנועה מוחלט ומתמשך בשינה וישנם לווייתנאים קטנים, שמרגע הולדתם ועד מותם כנראה שאינם מפסיקים לנוע. הממצא המרתק ביותר בנושא זה הוא כי יילודי דולפינים, אשר בלידתם הינם קטנים, עם שכבת שומן תת-עורית דקה וחסרי מקלט מוגן ומבודד בים, כמעט ואינם ישנים לאחר הלידה ורק בהדרגה, עד לגמילה, מעלים את אחוז השינה ביממה לרמה של הבוגר. במקביל, בכל תקופת תלות היילוד באמו, גם האם ישנה מעט מאוד אם בכלל, לתקופות שחיות מעבדה, אילו שנתם היתה נמנעת, היו מתות. המקבילה היחידה הידועה עד היום של חוסר שינה עונתי לתקופות ארוכות הוא במין אחד של ציפור ממשפחת הדרוריים, גיבתונית ליבנת כיפה, בעונת הנדידה. בדוגמה פחות קיצונית, אך גם כן מפתיעה כשמושווית לשינה המוכרת לנו, שני דולפיננים מצויים בוגרים אומנו ללחוץ על דוושה כתגובה לצלילים המושמעים לעתים נדירות בינות צלילים אחרים המושמעים בתכיפות. הם הצליחו לשמור על רמת ביצוע גבוהה וקבועה למשך חמש יממות רצופות. גם הדולפינה האם, גם זוג הדולפיננים וגם הגבתונית לא מראים אחוזי שינה גבוהים מהנורמלי בתום תקופת העדר השינה.
סיכום
להשערה הקוטבית לזאת הרווחת, הגורסת ששינה היא דרך קיצונית לבילוי זמן לא חיוני, כאשר בעל-החיים אינו עסוק בחיפוש מזון או בפעילויות הקשורות בהמשכיות המין, מספקים היונקים הימיים תימוכין לכאורה. גם אם השערה זאת תופרך באמצעות מחקרים תאיים שיוכיחו את נחיצות השינה, היונקים הימיים יהוו דוגמה מוחצת לכך שאין לשינה דגם אחיד לגבי ההיקף הכללי, החלוקה היומית והעונתית והמעורבות המוחית.
