Soru:
Neden birçok hayvanda uyku süreci gelişti? Evrimsel avantajı nedir?
Gordon Gustafson
2011-12-24 21:10:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Uyku süreci, her seferinde birkaç saat boyunca avlanmaya karşı son derece savunmasız olduğundan, bir organizma için çok dezavantajlı görünmektedir. Bu kadar çok hayvanda uyku neden gereklidir? Bir adaptasyon olarak sahip olmak için gelişen bireylere ne gibi avantajlar sağladı? Hayvanların evrimsel yolunda ne zaman ve nasıl meydana geldi?

Örneğin. Yunuslar dinlendiklerinde tam bilinçlerini kaybetmeyi göze alamazlar, aksi takdirde boğulurlar. Böylece memeli beyinleri öyle gelişti [bir seferde beynin sadece yarısı uyur] (http://science.howstuffworks.com/environmental/life/zoology/mammals/question643.htm).
Kaplumbağalar ve kuşlar gibi birçok göçmen hayvan da bu yarı beyin uykusunu geliştirdi.
Okuduğum bir makaleye göre, uyku öğrenme sürecine yardımcı oluyor ve birçok sinirsel bağlantı uykuda güçleniyor.
Toplulukta, uykunun, koşullar avlanmaya elverişli olmadığında (örneğin günün avcıları gece avlanmaya başladıklarında veya yavaşça gizli gece hayvanlarının ortaya çıktığı zamanlarda) hayvanları durdurmak için evrimleştiği yönünde bir öneri var (bulabildiğim hiçbir şey yayınlanmadı) gün ışığında). Karşılaşabilecekleri durumlara karşı duyuları uyumlanmadığında, sadece aşağı inmeleri daha iyidir.
Uyku bilimcisi Matthew Walker'ın yazdığı [Why We Sleep] (https://www.amazon.com/Why-We-Sleep-Unlocking-Dreams/dp/1501144316) kitabının amacı, sorunuzun bazı kısımlarını yanıtlamaktır. Kitap oldukça popüler ve güncel (2017).
Dört yanıtlar:
DVK
2011-12-24 22:01:39 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Bu akademik olmayan iyi makale olağan avantajlardan bazılarını (dinlenme / yenilenme) kapsamaktadır.

Bahsettikleri araştırma makalelerinden biri (basın açıklamasına bağlarlar) Uykunun Korunması: Memeli Olmayan Model Sistemlerden İçgörüler , John E. Zimmerman, Ph.D .; Trends Neurosci. 2008 Temmuz; 31 (7): 371–376. 5 Haziran 2008'de çevrimiçi yayınlandı. Doi: 10.1016 / j.tins.2008.05.001; NIHMSID: NIHMS230885 . Basın bülteninden alıntı yapacak olursak:

Uyuşukluk zamanı yuvarlak solucanların yaşam döngüsünde sinir sisteminde sinaptik değişikliklerin meydana geldiği bir zamana denk geldiğinden, uykunun sinir sistemi esnekliği için gerekli bir durum. Başka bir deyişle, sinir sisteminin büyümesi ve değişmesi için, aktif davranışın kapalı kalma süresinin olması gerekir. Penn'deki diğer araştırmacılar, memelilerde uyku sırasında sinaptik değişikliklerin meydana geldiğini ve uykudan mahrum kalmanın bu sinaptik değişikliklerin bozulmasına neden olduğunu gösterdi.

Bu, [uyku yoksunluğunun kalp atış hızını] neden etkilediğini açıklayabilir (https://sleepfoundation.org/sleep-news/how-sleep-deprivation-affects-your-heart).
Bu biraz döngüseldir, o uykunun "sinir sistemi esnekliği için gerekli" olması, basitçe sinirsel adaptasyonun uykuya bağımlılığının asla seçilmediği anlamına gelir. Neden cevap vermiyor
Bu argüman aynı zamanda uyku ve uyanma döngülerini değiştiren her nöroplastik alt sistem için en az 2 modül içeren son derece modüler ve fazlalık bir beyin mimarisinin neden olamayacağını belirtmekte yetersiz kalıyor. Bu tür bir teknoloji, istemciye dönük bir ön uç olarak bir yük dengeleyicinin kullanıldığı (istekleri kabul etmeye hazır sunuculara yönlendirme) büyük ölçekli sunucu kümeleri ve rafları (sıralı güncelleme olarak adlandırılır) için zaten mevcuttur. Bir güncelleme dağıtıldığında, sunucular kapatılır, güncellenir ve çoğu sunucu güncelleme sırasında herhangi bir anda açık olacak şekilde "sıralı" bir şekilde yeniden başlatılır.
Rory M
2012-01-29 18:56:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Metabolizmayı yenilemek için bir mekanizma olarak daha önce bahsedilen uyku teorisini genişleten Benington ve Heller tarafından yazılan bu makaleyi buldum. Beyindeki glikojen depolarını (çoğunlukla astrositlerde) yenilemek için uykunun gerekli olduğunu varsayıyorlar. Bu depolar, normalde beynin yüksek enerji ihtiyacı nedeniyle kan şekerini desteklemek için kullanılır.

Bunun beynin belirli küçük bölgelerindeki glikojen kaynaklarının tükenmesinin bir sonucu olarak uykulu hissetmenin tezahürüne neden olabileceği öne sürülmektedir. Glikojen depolarının kısa ve bölgesel olarak tükenmesi, hücrelerin normalde çalışmak zorunda olduklarından daha az enerji ile çalıştığı anlamına gelir. Bu, AMP'nin parçalanmasından adenozin sentezinde bir artışa neden olur. Makale, artan adenozin seviyelerinin adenosin reseptörleri tarafından tespit edildiğini ve bunun daha sonra uyku ihtiyacı hissini tetiklediğini veya arttırdığını (EEG taramalarında görüldüğü gibi) savunuyor:

Flowchart of the relation of glycogen to sleep need and replenishment

NREM uykusunda (NREM uykusu uykunun% 80'ini oluşturduğu ve fizyolojik olarak uyanmaktan çok farklı olduğu için teoriye biraz destek verebilir), bu glikojen en verimli şekilde değiştirilir. NREM uykusu sırasında, glikojenolizi indükleyen nörotransmiterlerin salınımı azaltılarak glikojen sentazın baskın olmasına ve glikojen seviyelerinin geri kazanılmasına izin verir. Bununla birlikte, bu aynı nörotransmiterler, duyusal uyaranların işlenmesinde anahtardır (duyusal korteksteki nöronları tonik olarak depolarize ederek). Bu nedenle, glikojen ikmali her zaman uyaranlara (güçlü bir şekilde) azaltılmış bir yanıtla ilişkilendirilecektir .

Bu, nihayet uykunun neden evrimsel bir avantaja sahip olduğu sorusunu yanıtlamaya götürür. yazarların ivmesini korumak için kelimesi kelimesine alıntı yapın:

Uyanma sırasında glikojen takviyesi, organizmanın duyusal uyaranları işleme ve bunlara tepki verme yeteneğini bozacağı için uyumsuz olacaktır. Dolayısıyla uyku, hayvanların güvenli bir ortama çekildiği, davranışların bastırıldığı ve glikojen depolarının yenilendiği bir durum olarak gelişti .

Öyleyse beyindeki glikojen sentezinin metabolik yolunun nörotransmiterler tarafından düzenlenecek şekilde evrimleşmesi sadece bir tesadüf mü? Bağımsız olarak evrimleşmiş olsaydı - uykuya ihtiyacımız olmaz mıydı?
@MartaCz-C bu gerçekten iyi bir nokta ve eğer dürüst olursam, literatürde sizin için bir cevap bulmakta zorlandım. Bununla birlikte, glikojen rezervlerinin özünde bir yedek güç kaynağı olduğu söylenebilir, nörotransmiterler dahil olmasa bile, böyle bir tedarikin, aksi takdirde gelen herhangi bir glikoz gibi büyük ölçüde azaltılmış bir enerji talebi olmadan (yani uykuda) yenilenmesi muhtemel değildir. glikojenezde depolanmak yerine hızlı bir şekilde kullanılacaktır. Durum böyleyse, bir organizmayı bu kaynakları yeniden inşa etmek için bir süre dinlenmeye zorlamak, bir ortak olaydan ziyade bir adaptasyon olabilir.
Innab
2011-12-24 23:49:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Öğrendiklerime göre, bu soruyu yanıtlayacak iki teori var:

  1. Restorasyon - metabolizmasını yenilemek için vücudun dinlenmesi gerekir (eğer bir hayvan 7/24 aktif, sürekli olarak çok fazla enerji ve metabolizma tüketir). Bir süre uyumadan geçen farelerin, zayıf bir bağışıklık sistemine sahip olduğu gösterilmiştir.

  2. Koruma - uykunun hayatta kalma avantajı sağladığı varsayılır. Gece vakti tehlikeli bir zamandır, bu yüzden uyku bir tür hayvanı birkaç saat yere yatmaya zorlar.

2. noktanız, sorunun önermesinin tam tersini söylüyor. Biraz genişletmek ister misiniz (örneğin, bazı referanslar verin)?
Birinci nokta döngüsel bir argüman gibi görünüyor (ya da tamamen yanlış): eğer hayvan uyumuyorsa, yiyecek avlayabilir / arayabilirdi. Uykuda bile, * biraz * enerji harcıyoruz, bu nedenle bu hesaplama * her zaman * uyanık kalma açısından olumlu bir şekilde ortaya çıkacaktır.
@KonradRudolph - vücut her zaman biraz enerji harcar, ancak vücudun uyurken kullandığı enerji, uyanık kalmak / avlanmak / vb. İçin harcadığı enerjinin bir kısmıdır.
@nico - Bir kitaptan bir alıntı buldum- [burada] (http://www.trentu.ca/admin/specialneeds/learninginnovations/thinkingandlearning/public/Unit13%20-%20Sleep%20and%20Learning%20Handout.pdf)
@Innab Enerji giderinin sadece küçük bir kısmı olması alakasızdır. Önemli olan, herhangi birinin olması. Matematiği yapın, aynı zamanı avlamak yerine dinlenmek * asla * faydalı olmayacaktır, çünkü avlanmanın net enerji dengesi * pozitiftir (yani masraftan ziyade enerji alımı), dolayısıyla özetle dinlenme her zaman harcanacaktır avlanmaktan daha fazla enerji.
@KonradRudolph kesinlikle bu sadece avın başarılı olması durumunda geçerlidir - bu nedenle, olasılıklar günün belirli bir saatinde başarılı avcılığa karşı ağır bir şekilde yığılırsa, enerji harcaması açısından uyumak * daha az dezavantajlı * olabilir.
# 2 gece hayvanları için de geçerli değildir; özellikle avcılardan kaçınmak için günün farklı saatlerinde aktif olan hayvanlar.
John
2019-09-27 21:52:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Uykunun neden devam ettiği oldukça kolaydır, neden ihtiyaç duyulduğu bilinmemektedir.

Uyku beyni olan her organizmada gerekli görünüyor, yani her türden nöronların konsantrasyonu. Bu reddedildiğinde organizmaların öldüğünü söyledi. Yani olması gereken tek şey, bir beynin faydalarının uyku maliyetinden daha ağır basmasıdır.

İhtiyaç duyulan uyku uzunluğu beyin boyutuyla ilişkilidir, en azından uykunun REM kısmı diğer kısımlar metabolik hızlarla ilişkilidir. Şimdi, organizmalar genel boyutunu büyütmeden nöron yoğunluğunu artırmak için beyni katlamaya başladığında, daha büyük karmaşık beyinlerde (özellikle kuşlar ve memeliler) bu durum karıştırılabilir. Bu durumda, bu organizmalar, yoğunluğu artırarak beyni büyütmeden beynin hte "boyutunu" artırmaktadır. Daha da kötüsü, bazı organizmalar uzun süre "uyur", ancak bu sürenin yalnızca kısa bir kısmı uyku ile ilişkili sinirsel aktiviteyi içerir (REM gibi), daha karmaşık hayvanlarda (çok büyük karmaşık beyinlere sahip olanlar) uyuyun birçok işlev içerir.

Küçük beyinleri ve yavaş metabolizmaları olan organizmalarda (diğer bir deyişle beyinle ilgili ilk şeyler) uyku çok uzun sürmez, bu nedenle maliyet minimumdur, beynin faydaları (ve dolayısıyla öğrenmenin) yüksek olabilir. Daha sonra beyin büyüdükçe maliyet artar, ancak fayda da artar, eğer bir beynin uykuya ihtiyaç duymadan tutulması mümkün olsaydı, bu aşamada seçilmesi gerekirdi. Dolayısıyla, büyük olasılıkla uyku ihtiyacı nöronların işleyişinde temel bir şeydir ve işlevlerini ciddi şekilde kesintiye uğratmadan değiştirilemez. Olumsuz şeylerin bu şekilde evrimsel olarak kilitlenmesi alışılmadık bir durum değildir, onları değiştirmenin maliyeti (bu durumda beyin işlevinin kaybı) uyku maliyetinden çok daha fazladır, bu nedenle seçim bunu devam ettirir.

Şimdi uykunun karmaşıklığı mantıklıdır, eğer bu gerekli kesinti süresine zaten sahipseniz, söz konusu zamanda en iyi şekilde yapılabilecek başka herhangi bir şeyin üstesinden gelmek evrimsel olarak mantıklıdır. Daha fazla kesinti süresine sahip olan diğer kişiler için tetikleyicileri ve mevcut kesinti etkinlikleri için zamanı kullanmak daha iyidir. Şimdi, çamurlu bir şekilde çalışan ve hangi parçaların gerekli olduğunu söylemeyi zorlaştıran bir dizi kafa karıştırıcı faktör var.

Uykunun neden gerekli olduğunu bilmiyoruz , pek çok fikir var ama çok fazla kanıt yok. Uykunun karmaşıklığı göz önüne alındığında bu şaşırtıcı değildir, hangi işlevlerin temel olduğunu anlamak kolay değildir. Sinirsel işlevi bozan metabolitleri temizlemek için gerekli olan bir akım var, öyle görünüyor ki beyin uyanıksa bu süreç beyin için son derece yıkıcı oluyor. özellikle hareket) organizma için çok daha güvenlidir. Ancak tüm araştırmalarda olduğu gibi, bu çok ön hazırlık niteliğindedir ve uyku yeterince anlaşılamamıştır, bu nedenle kabullenme çok geçici olmalıdır ve olmalıdır.



Bu Soru-Cevap, otomatik olarak İngilizce dilinden çevrilmiştir.Orijinal içerik, dağıtıldığı cc by-sa 3.0 lisansı için teşekkür ettiğimiz stackexchange'ta mevcuttur.
Loading...