Evidências comportamentais de um estado análogo ao sono REM em polvos

Sleep is a behavior that occurs in several taxa of the animal kingdom, suggesting that sleep emerged primarily in the evolutionary chain of metazoans. Despite being a widely studied behavior in vertebrates, mainly mammals and birds, it is known that some invertebrates also present this quiescence...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Medeiros, Sylvia Lima de Souza
Outros Autores: Ribeiro, Sidarta Tollendal Gomes
Formato: Dissertação
Idioma:pt_BR
Publicado em: Brasil
Assuntos:
Polvo
Sono
Comportamento
Octopus cf. vulgaris
Octopus insularis
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/28260
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Medeiros, Sylvia Lima de Souza
Evidências comportamentais de um estado análogo ao sono REM em polvos
description Sleep is a behavior that occurs in several taxa of the animal kingdom, suggesting that sleep emerged primarily in the evolutionary chain of metazoans. Despite being a widely studied behavior in vertebrates, mainly mammals and birds, it is known that some invertebrates also present this quiescence state. Octopus is one of the invertebrates in which this behavior is expressed in a complex way, with electrophysiological records showing that brain activity increases when the animal is resting. However, these data were observed only in 4 Octopus vulgaris, due to technical challenges of conducting electrophysiological records in the aquatic environment that make this type of experiment difficult. However, sleep studies can be performed using the behavioral criteria used to identify this state in vertebrates. Thus, this work aimed to investigate, classify and describe in detail the quiescence states observed in Octopus insularis and Octopus cf. vulgaris through comprehensive behavioral quantification using video recordings. In addition, to assess potential differences in the arousal threshold of each state, O. insularis were exposed to visual and vibratory stimuli during each identified sleep-wake state. The results showed that O. insularis and O. cf. vulgaris have conspicuous behavioral variations during quiescence. Some of them have been cited in the literature, such as presenting half-andhalf body pattern (QHH) and narrow or completely closed eye pupil (QCP). But other changes in the quiescent state have not been described yet: The change in body pattern to dark color (observed only in O. cf. vulgaris); one eye movement (QOEM) (observed in both species); and a REM-like sleep of vertebrates (QEMBPC) (observed only in O. insularis). In this last, occurs movement of both eyes while the animal changes the skin color and texture, accompanied by contractions of the body similar to muscular spasms and random movement of the suckers. The test to evaluate the arousal threshold of each state showed significant difference between the states, with the highest latency observed in the QEMBPC state, followed by the QPC, QHH and, finally, the alert, with the lowest arousal threshold. These results suggest the existence of different sleep states in the octopus, which makes the quiescence of this animal even more similar with the vertebrates sleep. For example, the "QCP" state appears to be analogous to slow wave sleep, while QEMBPC appears to be analogous to REM sleep. In addition, the QOEM state may be an evidence of uni-hemispheric sleep, which is an adaptation commonly observed in marine mammals and birds. Thus, this work suggests investigating whether, in addition to the behavioral similarities observed, the sleep of these cephalopods also have the same physiological functions that it performs in vertebrates. This will be possible with the improvement of techniques for conducting electrophysiology in the aquatic environment or without the use of wires, as well as by investigating immediate early genes that may be associated with the sleep of these animals.
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However, these data were observed only in 4 Octopus vulgaris, due to technical challenges of conducting electrophysiological records in the aquatic environment that make this type of experiment difficult. However, sleep studies can be performed using the behavioral criteria used to identify this state in vertebrates. Thus, this work aimed to investigate, classify and describe in detail the quiescence states observed in Octopus insularis and Octopus cf. vulgaris through comprehensive behavioral quantification using video recordings. In addition, to assess potential differences in the arousal threshold of each state, O. insularis were exposed to visual and vibratory stimuli during each identified sleep-wake state. The results showed that O. insularis and O. cf. vulgaris have conspicuous behavioral variations during quiescence. Some of them have been cited in the literature, such as presenting half-andhalf body pattern (QHH) and narrow or completely closed eye pupil (QCP). But other changes in the quiescent state have not been described yet: The change in body pattern to dark color (observed only in O. cf. vulgaris); one eye movement (QOEM) (observed in both species); and a REM-like sleep of vertebrates (QEMBPC) (observed only in O. insularis). In this last, occurs movement of both eyes while the animal changes the skin color and texture, accompanied by contractions of the body similar to muscular spasms and random movement of the suckers. The test to evaluate the arousal threshold of each state showed significant difference between the states, with the highest latency observed in the QEMBPC state, followed by the QPC, QHH and, finally, the alert, with the lowest arousal threshold. These results suggest the existence of different sleep states in the octopus, which makes the quiescence of this animal even more similar with the vertebrates sleep. For example, the "QCP" state appears to be analogous to slow wave sleep, while QEMBPC appears to be analogous to REM sleep. In addition, the QOEM state may be an evidence of uni-hemispheric sleep, which is an adaptation commonly observed in marine mammals and birds. Thus, this work suggests investigating whether, in addition to the behavioral similarities observed, the sleep of these cephalopods also have the same physiological functions that it performs in vertebrates. This will be possible with the improvement of techniques for conducting electrophysiology in the aquatic environment or without the use of wires, as well as by investigating immediate early genes that may be associated with the sleep of these animals. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O sono é um comportamento que se apresenta em diversos táxons do reino animal, o que sugere que o mesmo surgiu primitivamente na cadeia evolutiva dos metazoários. Apesar de ser um comportamento bastante estudado em vertebrados, principalmente nos mamíferos e nas aves, sabe-se que alguns invertebrados também apresentam este estado de quiescência. O polvo é um dos invertebrados no qual este comportamento se mostrou de forma complexa, havendo registros eletrofisiológicos de que a atividade cerebral aumenta quando o animal se encontra no estado de repouso. Contudo, estes dados foram observados apenas em 4 animais, devido a desafios técnicos de realizar registros eletrofisiológicos no meio aquático que dificultam esse tipo de experimento. No entanto, o estudo do sono pode ser realizado utilizando os critérios comportamentais usados para identificar esse estado nos vertebrados. Assim, este trabalho teve como objetivo investigar, classificar e descrever em detalhes os estados de quiescência observados no Octopus insularis e Octopus cf. vulgaris através de quantificação comportamental abrangente usando gravações em vídeo. Além disso, para avaliar potenciais diferenças no limiar de excitação de cada estado, os O. insularis foram expostos a estímulos visuais e vibratórios durante cada estado identificado de sono-vigília. Os resultados mostraram que O. insularis e Octopus cf. vulgaris possuem variações comportamentais conspícuas durante quiescência. Algumas delas já foram citadas na literatura, como apresentar padrão corporal meio a meio (QHH), pupila dos olhos estreita ou completamente fechada (QCP). Outras não haviam sido descritas, como alteração do padrão corporal para cor escura (observado apenas no O. cf. vulgaris), movimento de um dos olhos (QOEM) (observado nas 2 espécies) e um comportamento análogo ao REM dos vertebrados (QEMBPC) (observado apenas no O. insularis), em que ocorre movimento dos dois olhos enquanto o animal muda a cor e a textura da pele, ocorrendo também contrações do corpo semelhantes a espasmos musculares e movimento das ventosas. O teste para avaliar o limiar de excitação de cada estado mostrou diferença significativa entre os estados, sendo a maior latência observada no estado QEMBPC, seguido pelo QPC, QHH e, por fim, o Alerta, com o menor limiar de excitabilidade. Estes resultados sugerem a existência de diferentes estados de sono no polvo, o que torna a quiescência deste animal ainda mais semelhante com o sono dos vertebrados. Por exemplo, o estado "QCP" parece ser análogo ao sono de ondas lentas, enquanto o QEMBPC parece ser análogo ao sono REM. Além disso, o QOEM pode ser uma evidência de sono unihemisférico, o qual é uma adaptação comumente observada em mamíferos marinhos e aves. Assim, este trabalho sugere investigar se, além das semelhanças comportamentais observadas, o sono desses cefalópodes possui também as mesmas funções fisiológicas que desempenha nos vertebrados. Isso será possível com o aprimoramento de técnicas para realizar eletrofisiologia em meio aquático ou sem o uso de fios, bem como pela investigação de genes imediatos que possam estar associados ao de sono desses animais. 2020-01-16T17:29:09Z 2020-01-16T17:29:09Z 2019-08-26 masterThesis MEDEIROS, Sylvia Lima de Souza. Evidências comportamentais de um estado análogo ao sono REM em polvos. 2019. 53f. Dissertação (Mestrado em Psicobiologia) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/28260 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM PSICOBIOLOGIA

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