Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Strauße schlummern wie Schnabeltiere

25.08.2011
Untersuchungen bei Straußen liefern neue Erkenntnisse über die Evolution des Schlafes

Die Gehirnaktivität von Straußen während des so genannten REM-Schlafs ist einzigartig. Sie wechselt zwischen schnellen, kleinen REM-Wellen, wie sie für REM-Schlaf auch bei anderen Vögeln typisch sind, und großen, langsamen Wellen, wie sie eigentlich typisch sind für non-REM-Schlaf.


Der Anteil des REM-Schlafes ist bei Straußen deutlich höher als bei anderen Vogelarten.
© gallofoto/Shutterstock.com

Dabei ist der Anteil des REM-Schlafes deutlich höher als bei anderen Vogelarten, fanden John Lesku und Niels Rattenborg vom Max-Planck-Institut für Ornithologie zusammen mit internationalen Kollegen heraus. Die Laufvögel zeigen ein ähnliches Schlafmuster wie das Schnabeltier, ein urtümliches Säugetier, das Eier legt. Während der Evolution sind offensichtlich aus einem einzigen Schlafmuster zwei verschiedene Schlafarten hervorgegangen. Der REM-Schlaf stellt dabei ein evolutionär neues Phänomen dar.

Vögel und die meisten Säugetiere zeigen zwei Formen von Schlaf, die sich durch ihre Gehirnwellenaktivität unterscheiden. Diese Aktivität messen Forscher mittels Elektroenze-phalogramm (EEG). Der non-REM („Slow Wave Sleep“) zeichnet sich durch große, langsame Wellen im EEG aus, während der REM-Schlaf („Rapid Eye Movement“) kleine, schnelle Wellen zeigt - ähnlich dem Muster, das man bei Wachphasen findet. Wie diese verschiedenen Phasen zustande kommen, haben nun die zwei Max-Planck-Wissenschaftler untersucht. „Wenn wir verstehen, wie diese beiden Arten von Schlaf, in der Evolution entstanden sind, könnten wir Einblicke in deren Funktion bekommen“, sagt Rattenborg.

Die Forscher messen dabei die Schlafmuster urtümlicher Arten, die als Stellvertreter ausgestorbener Lebensformen gelten. Innerhalb der Säugetiere zeigen zum Beispiel die Beuteltiere und die Plazentatiere, zu denen auch der Mensch gezählt wird, sowohl einen non-REM- als auch einen REM-Schlaf. Das EEG von urtümlichen Säugetieren wie den Kloakentieren weist hingegen nur den non-REM-Schlaf auf. Eine Ausnahme bilden dabei die Schnabeltiere: Hier stellten die Wissenschaftler auch äußerliche Anzeichen von REM-Schlaf fest, wie schnelle Augenbewegungen und eine Reduzierung der Muskelspannung.

Auch Vögel zeigen einen Wechsel von non-REM- und REM-Schlaf. Forscher rätselten lange Zeit, ob die Evolution bei Vögeln eine ähnliche Entwicklung aufweist wie bei den Säugetieren. In Zusammenarbeit mit den Universitäten in Südafrika, West-Australien und der Schweiz sowie der Organisation Ornis Italica untersuchten Rattenborg und Lesku die Schlafmuster bei einem urtümlichen Vogel, dem Strauß. Sechs Weibchen aus einer Straußenfarm in Free State in Südafrika wurden mit Elektroden versehen, um die Gehirnaktivität mittels EEG, die Augenbewegung und die Muskelspannung zu messen.

Erstaunlicherweise erinnerte die Gehirnaktivität schlafender Strauße an jene, die man bei schlafenden Schnabeltieren beobachten konnte. Die Strauße traten periodisch in eine REM-Schlaf-Phase mit schnellen Augenbewegungen und reduzierter Muskelspannung ein. Das EEG zeigte jedoch ein anderes Muster. Statt einer Aktivität, die charakteristisch für den REM-Schlaf wäre, wechselte das EEG zwischen REM- und non-REM-Schlaf.

Weil die Strauße eine geringe Gehirnaktivität während des REM-Schlafs zeigen, sind die Laufvögel vermutlich schon auf einem fortgeschrittenem evolutionären Weg verglichen mit Tieren, die einen “klassischen“ REM-Schlaf aufweisen. „Die Aktivierung – ein Kennzeichen des REM-Schlafes – ist beim Menschen, den meisten Säugetieren und auch bei Vögeln ein neues Merkmal der Evolution, das bei Tieren, die auf der evolutionär niedrigeren Stufe stehen, nicht vorhanden ist“, so Rattenborg.

Ansprechpartner
Dr. Niels Rattenborg
Max-Planck-Institut für Ornithologie, Seewiesen
Telefon: +49 8157 932-279
E-Mail: rattenborg@orn.mpg.de
Dr. John Lesku
Max-Planck-Institut für Ornithologie, Seewiesen
Telefon: +49 8157 932-360
E-Mail: lesku@orn.mpg.de
Originalveröffentlichung
John A. Lesku, Leith C. R. Meyer, Andrea Fuller, Shane K. Maloney, Giacomo Dell’Omo, Alexei L. Vyssotski, Niels C. Rattenborg
Ostriches Sleep Like Platypuses
PloS One, 24. August 2011

Dr. Niels Rattenborg | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/4401648/Strausse_Schlaf__Ornithologie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Nesseltiere steuern Bakterien fern
21.09.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Die Immunabwehr gegen Pilzinfektionen ausrichten
21.09.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften