Dormir és un comportament complex quasi ubic entre els animals, atès que necessitem desconnectar el cervell i dormir. Aquestes desconnexions poden ser curtes, breus minuts, o llargues, i durar hores, com ens passa als humans. No sabem per què el son és tan necessari, i per què requereix que ens desconnectem del món. S’ha definit el son com un estat d’inconsciència. De fet, hi ha qui justament anomena consciència a “tot allò que perdem quan estem immersos en un son profund”. Però, és cert que som tan inconscients del que ens envolta? Qui té fills sap que pot perfectament despertar-se en escoltar moviments i gemecs del nadó, encara que siguin dèbils, mentre que el soroll més intens de cotxes o camions no els sentim. O podem adormir-nos mirant la tele, però ens despertem quan algú ens crida pel nom. Si estem en un lloc nou o, per exemple, dormim fent bivac a una tenda de campanya enmig de la natura, és molt probable que ens despertin sorolls inesperats. Per tant, no estem tan desconnectats com sembla, tenim un nivell de processament sensorial que discrimina la rellevància del so (però, no tant, la potència), i ens permet retornar a la consciència ràpidament.
Als anys 60 es van fer molts experiments amb humans en diferents situacions, per tal d’estudiar la importància de la consciència durant i després del son. Se sap també que primats, gats i gossos poden processar els diferents estímuls sensorials i despertar-se si creuen que són importants. Però com podem saber què és i què no és important? Com us podeu imaginar, en humans es poden fer moltes proves conductuals i d’observació, però és molt més difícil saber quins circuits neuronals són els que estan actius i permeten aquesta capacitat de resposta. Per això cal recórrer a altres models animals, com ara la mosca del vinagre (mosca de la fruita o Drosophila), que té un cervell petit (com el d’una llavor de rosella), amb aproximadament 100.000 neurones i del qual es coneix el mapa funcional de connectivitat neuronal, el connectoma del cervell de mosca (mireu quina imatge més espectacular, obtinguda del lloc web on es pot consultar aquest atles).
En aquesta imatge s’observa mig cervell de Drosophila (hemicervell), on es mostren les connexions neuronals de circuits involucrats en el control de l’aprenentatge, la memòria i altres conductes de la mosca. Imatge extreta de HHMI Janelia)
El cervell de mosca és moltíssim més petit que el cervell humà, però els circuits dels humans i les mosques no es comporten tan diferentment com ens pensem, i a més, per estudiar el cervell de mosca tenim moltíssimes eines d’anàlisi genètica que ens permeten investigar a un nivell de detall increïble. No és d’estranyar, doncs, que un grup d’investigació de Londres hagi investigat com les mosques del vinagre responen a diferents estímuls odorífers quan estan adormides, quan i com es desperten i quines connexions neuronals s’activen en cada cas. Aquests investigadors han desenvolupat un petit aparell anomenat etoscopi que els permet estudiar el comportament de les mosques. El primer prototip el van fabricar amb peces de LEGO, però ara ja tenen un aparell que els permet estudiar fins a 2.000 mosques, cadascuna en una cambra allargada diferent, i enviar-les a cadascuna una bufada d’un aroma diferent per veure com reaccionen. Si realitzen els assajos amb mosques despertes, observen que, sobretot, eviten les olors repel·lents (per a elles) i en canvi, s’apropen a les olors que contenen components de fruita molt madura que comença a fermentar (el seu menjar natural), com ara una petita quantitat d’àcid acètic diluït (entre l’1%-5%), o etanol (alcohol).
Els resultats més interessants els obtenen quan fan els assajos amb mosques adormides. I com saben que estan adormides? Assumeixen que les mosques dormen si no es mouen durant un mínim de 5 minuts. Llavors l’etoscopi (que detecta els moviments en cada cambra), deixa anar la bufada d’una olor en concret, i analitzen si la mosca es desperta o no. Els científics observen que la resposta de la mosca adormida depèn de l’estat, si està tipa perquè ha menjat bé, o té gana perquè fa dies que no menja. Quan està tipa, no fa gaire cas de les olors apetitoses o neutres, i més aviat es desperta si les olors són repel·lents (potser perquè les associen a perill). En canvi, quan la mosca té gana, es desperta ràpidament amb les olors apetitoses que associa a menjar, fins i tot quan les olors són subtils i diluïdes. Aquesta resposta és extremadament interessant perquè implica dues coses: que el cervell de la mosca adormida pot discriminar quin tipus d’estímul sensorial li arriba (olor apetitosa, neutre o repel·lent), i que a més, en funció del seu estat intern (si té gana o no) pren la decisió de despertar-se. Per tant, el cervell no està desconnectat totalment ni de l’entorn extern, ni de les necessitats internes: hi ha neurones que romanen amatents als estímuls, els sap discernir i classificar per si cal respondre ràpidament. Talment com moltes mares i pares ens despertem quan sentim el plor del nostre fill, però continuem dormint tranquil·lament quan sentim el camió de la brossa passant sota casa nostra a la matinada.
Els investigadors demostren que la resposta depèn del moment del son. Les mosques tenen diverses fases del son segons el moment del dia, i quan és més profund, també tarden una mica més a respondre, o necessiten estímuls més potents per respondre. Per últim, amb un comportament molt similar al dels humans, quan a les mosques se’ls dona menjar amb alcohol, s’emborratxen. Els agrada l’alcohol perquè les fruites molt madures inicien la fermentació alcohòlica, pel que una mica d’alcohol al menjar és apetitós, però l’alcohol en certes quantitats és tòxic per a les neurones (siguin de mosca, humanes, o de qualsevol animal). Quan les mosques van “borratxes”, es comporten erràticament, s’adormen i baixen el ritme d’activitat. En aquest cas, també tarden molt més a respondre als estímuls odorífers, i necessiten quantitats més elevades del compost que fa l’olor, o sigui que necessiten més quantitat d’estímul per despertar-se. Igual que ens passa als humans.
Esquema simplificat del comportament de les mosques, si han menjat (Fed) o tenen gana (Starved). La resposta pot ser irrellevant (Low) o molt detectable (High), segons les condicions internes i externes. Imatge extreta de Li and Keen, Nature 2021; doi:10.1038/d41586-021-02441-6
Gràcies al fet que coneixem les connexions del cervell de la mosca (com us he comentat) i que hi ha eines per marcar les neurones de diferents zones del seu cervell, els investigadors han identificat les neurones que connecten i són responsables d’ambdós tipus de resposta: les neurones que controlen la profunditat del son i que estan actives per tal que no ens despertem fàcilment (actuarien com a sentinel·les del son); i les que processen la qualitat dels estímuls sensorials, si tenen gana o no, i si llavors cal despertar-se amb l’estímul. Dit d’una altra manera, en una petita mosca del vinagre podem modelar com el cervell dels humans respon als diferents estímuls sensorials mentre estem dormint. Segur que, en alguns moments, no sabíeu ben bé si estava parlant de mosques o de persones! Voldria acabar fent menció i recomanant el magnífic enfilall de piulades que l’investigador principal d’aquest article ha elaborat per explicar la seva recerca. Hi trobareu la imatge de l’etoscopi i altres explicacions de l’article. Increïble!