علوم اعصاب خواب
تاریخچه رشد و فیلوژنی خواب > تکامل خواب

تکامل انواع مختلف الگوی خواب تحت تأثیر تعدادی فشار انتخابی از جمله اندازه بدن، میزان متابولیسم نسبی، شکار، نوع و محل منابع غذایی و عملکرد ایمنی بدن تأثیر دارد. خواب (به ویژه SWS و REM عمیق) رفتاری دشوار است زیرا خطر شکار را به شدت افزایش می‌دهد. این بدان معناست که برای تکامل خواب، عملکردهای خواب باید یک مزیت قابل توجه نسبت به خطری که به همراه دارد، ایجاد کنند. در حقیقت، مطالعه خواب در موجودات مختلف نشان می‌دهد که چگونه آنها با تکامل مکانیسم‌های خواب جزئی یا داشتن زیستگاه‌های محافظ، این خطر را متعادل کرده‌اند؛ بنابراین، مطالعه تکامل خواب ممکن است نه تنها به جنبه‌ها و مکانیسم‌های رشد، بلکه به یک توجیه تطبیقی برای خواب کمک کند.
یک چالش در مورد مطالعه تکامل خواب این است که اطلاعات کافی در مورد خواب فقط برای دو مورد حیوان - آکورداتا و بندپایان شناخته شده‌است. با داده‌های موجود، از مطالعات مقایسه ای برای تعیین چگونگی تکامل خواب استفاده شده‌است. یک سؤال که دانشمندان سعی می‌کنند از طریق این مطالعات به آن پاسخ دهند این است که آیا خواب فقط یک بار تکامل یافته‌است یا چندین بار. برای درک این موضوع، آنها به الگوهای خواب در طبقات مختلف حیواناتی نگاه می‌کنند که تاریخچه تکامل آنها کاملاً مشهور است و شباهت‌ها و تفاوت‌های آنها را مطالعه می‌کنند.
انسان دارای خواب موج آهسته و خواب REM است، در هر دو مرحله هر دو چشم بسته هستند و هر دو نیمکره مغز درگیر هستند. خواب در پستانداران غیر از انسان نیز ثبت شده‌است. یک مطالعه نشان داد که اکیدنا فقط خواب موج آهسته دارد (غیر REM). به نظر می‌رسد این نشان می‌دهد که خواب REM تنها پس از ددان‌ها در تکامل ظاهر شده‌است. اما بعداً این مسئله با بحث‌هایی روبرو شد که ادعا می‌کنند خوابیدن در گیاه اکیدنا هر دو حالت را به حالت خوابیدن واحد درمی‌آورد. مطالعات دیگر شکل خاصی از خواب را در ادونتوست (مانند دلفین‌ها و گراز ماهی) نشان داده‌است. به این حالت خواب موج آرام غیر هم کره (USWS) گفته می‌شود. در هر زمان از این حالت خواب، نوار مغزی یک نیمکره مغز نشان دهنده خواب است در حالی که نیمه دیگر معادل بیداری است. در بعضی موارد، چشم مربوطه باز است. این ممکن است به حیوان اجازه دهد خطر شکارچی را کاهش داده و هنگام شنا در آب بخوابد.
همبستگی خواب موجود برای پستانداران برای پرندگان نیز معتبر است، یعنی خواب پرندگان شباهت زیادی به پستانداران دارد و شامل خواب SWS و REM با ویژگی‌های مشابه، از جمله بسته شدن هر دو چشم، کاهش تون عضلانی و غیره است. با این حال، نسبت خواب REM در پرندگان بسیار کمتر است. همچنین، اگر خطر شکار در محیط زیست زیاد باشد، برخی از پرندگان می‌توانند با یک چشم باز بخوابند. این امکان خواب در پرواز را ایجاد می‌کند. با توجه به اینکه خواب بسیار مهم است و برخی از گونه‌های پرندگان می‌توانند هفته‌ها به‌طور مداوم پرواز کنند، به نظر می‌رسد این نتیجه آشکار است. با این حال، خواب در پرواز ثبت نشده‌است و تاکنون توسط داده‌های EEG پشتیبانی نمی‌شود. تحقیقات بیشتر ممکن است توضیح دهد که آیا پرندگان در حین پرواز می‌خوابند یا مکانیسم‌های دیگری وجود دارد که سلامت آنها را در طول پروازهای طولانی در غیاب خواب تضمین می‌کند.
برخلاف پرندگان، تعداد کمی از ویژگیهای ثابت خواب در بین گونه‌های خزندگان یافت شده‌است. تنها مشاهده معمول این است که خزندگان خواب REM ندارند.
خواب در برخی از بی مهرگان نیز به‌طور گسترده مورد بررسی قرار گرفته‌است، به عنوان مثال، خواب در مگس سرکه (دروزوفیلا) و زنبورهای عسل مطالعه شده‌است. برخی از مکانیسم‌های خواب در این حیوانات کشف شده در حالی که برخی دیگر کاملاً مبهم هستند. ویژگی‌های تعریف کننده خواب در بیشتر موارد مشخص شده‌است، و مانند پستانداران، این شامل کاهش واکنش به ورودی حسی، عدم پاسخ حرکتی از طریق شاخک و غیره است.
این واقعیت که هر دو شکل خواب در پستانداران و پرندگان دیده می‌شود، اما در خزندگان (که یک مرحله متوسط محسوب می‌شود) دیده نمی‌شود، نشان می‌دهد که خواب ممکن است به‌طور جداگانه در هر دو تکامل یافته باشد. با اثبات این موضوع ممکن است تحقیقات بیشتری در مورد اینکه آیا ارتباط EEG خواب در عملکردهای آن نقش دارد یا صرفاً یک ویژگی است، به دنبال داشته باشد. این ممکن است بیشتر به درک نقش خواب در انعطاف‌پذیری طولانی مدت کمک کند.
به گفته Tsoukalas (2012)، خواب REM یک تحول تکاملی در یک مکانیسم دفاعی شناخته شده، رفلکس بی حرکتی مقوی است. این رفلکس، که به آن هیپنوتیزم حیوان یا جعل مرگ نیز گفته می‌شود، به عنوان آخرین خط دفاعی در برابر یک شکارچی حمله کننده عمل می‌کند و شامل بی حرکتی کامل حیوان است: حیوان مرده به نظر می‌رسد (رجوع کنید به "بازی پوزنوم"). نوروفیزیولوژی و پدیدارشناسی این واکنش شباهت‌های زیادی به خواب REM نشان می‌دهد، واقعیتی که به یک خویشاوندی عمیق تکاملی خیانت می‌کند. به عنوان مثال، هر دو واکنش کنترل ساقه مغز، فلج، فعال سازی سمپاتیک و تغییرات تنظیم حرارتی را نشان می‌دهند. این نظریه بسیاری از یافته‌های قبلی را در چارچوبی یکپارچه و کاملاً آگاه از نظر تکاملی ادغام می‌کند.