Nhiều loài động vật cần ngủ, ngay cả những loài sứa không có não cũng đi vào trạng thái giống như ngủ, khi mà chúng bơi và phản ứng chậm hơn với các chuyển động xung quanh. Những mối đe dọa mà động vật phải đối mặt không mất đi khi chúng ngủ. Đó là lý do tại sao một loạt loài chim và động vật có vú sở hữu giấc ngủ không đối xứng, nơi một số bộ phận của não thay phiên nghỉ ngơi trong khi phần còn lại vẫn trong trạng thái hoạt động. Và con người cũng không ngoại lệ.
Cơ chế hoạt động của giấc ngủ không đối xứng như thế nào?
Tất cả các bộ não của động vật có xương sống đều bao gồm hai bán cầu: bán cầu não phải và bán cầu não trái. Hoạt động của 2 bán cầu não thường giống nhau trong giấc ngủ toàn phần. Nhưng trong giấc ngủ không đối xứng, một bán cầu não có thể ở trạng thái ngủ sâu trong khi bán cầu còn lại ở trạng thái ngủ nhẹ hơn. Thậm chí với phiên bản giấc ngủ đơn bán cầu, một bán cầu có thể hoàn toàn tỉnh táo trong khi bán cầu kia đang chìm trong giấc ngủ sâu.
Hoạt động của 2 bán cầu não thường giống nhau trong giấc ngủ toàn phần.
Một số ví dụ trong thế giới động vật
Ở loài cá heo mũi chai, vì là loài động vật có vú sống dưới nước nên nhịp thở của chúng được kiểm soát một cách có ý thức, chúng phải lấy không khí trên mặt biển vài phút một lần nếu không sẽ chết đuối. Khi có một chú cá heo con mới sinh, chúng phải bơi theo bầy đàn liên tục trong nhiều tuần để tránh xa các mối nguy hiểm. Vì vậy, cá heo ngủ đơn bán cầu. Điều này cho phép chúng tiếp tục bơi và thở trong khi bộ não đang nghỉ ngơi.
Tương tự, hải cẩu có thể mất hàng tuần để kết thúc cuộc di cư trên biển. Chúng chìm vào giấc ngủ đơn bán cầu trong khi lơ lửng theo chiều ngang, giữ lỗ mũi trên mặt nước, nhắm một mắt phía trên và mở một mắt dưới nước. Điều này có thể giúp chúng cảnh giác với các mối đe dọa từ kẻ săn mồi.
Hải cẩu có thể chìm vào giấc ngủ đơn bán cầu trong khi lơ lửng theo chiều ngang.
Một số loài chim cũng sở hữu khả năng ngủ không đối xứng. Vịt trời ngủ thành đàn và một số con ở nằm ở ngoài rìa thường ngủ trong tư thế cảnh giác. Với đôi mắt hướng ra ngoài mở để đề phòng các mối nguy hiểm và bán cầu não tương ứng của chúng cũng hoạt động nhiều hơn.
Các loài chim khác sử dụng khả năng này khi di cư giữa không trung. Trong khi thực hiện các chuyến bay xuyên đại dương không ngừng nghỉ kéo dài tới 10 ngày, các loài chim nhỏ có thể ngủ bằng một hoặc cả hai bán cầu cùng một lúc. Nhưng sự thật chúng vẫn ngủ ít hơn 8% so với giấc ngủ khi ở trên cạn, cho thấy sức chịu đựng tuyệt vời đối với tình trạng thiếu ngủ.
Các loài chim nhỏ có thể ngủ bằng một hoặc cả hai bán cầu cùng một lúc.
So sánh giấc ngủ không đối xứng và giấc ngủ toàn phần
Hiện vẫn chưa rõ liệu giấc ngủ không đối xứng có mang lại những lợi ích giống như giấc ngủ ở cả hai bán cầu hay không và điều này khác nhau như thế nào giữa các loài. Trong một thí nghiệm, hải cẩu dựa vào giấc ngủ không đối xứng trong những trường hợp cần cảnh giác. Nhưng khi đến nơi an toàn như lên bờ, chúng chìm vào giấc ngủ toàn phần cả 2 bán cầu, điều này cho thấy giấc ngủ toàn phần giúp chúng phục hồi tốt hơn.
Khi lên bờ, hải cẩu lại chìm vào giấc ngủ toàn phần cả 2 bán cầu.
Trong khi đó, một số nghiên cứu cho thấy, loài cá heo có thể duy trì mức độ tỉnh táo cao trong ít nhất năm ngày. Bằng cách chuyển đổi luân phiên thời gian nghỉ ngơi giữa 2 bán cầu, chúng sẽ có được vài giờ ngủ sâu ở mỗi bán cầu trong ngày. Đây có thể là lý do tại sao chỉ cần giấc ngủ đơn bán cầu đã đáp ứng đủ nhu cầu nghỉ ngơi của cá heo.
Loài cá heo có thể duy trì mức độ tỉnh táo cao trong ít nhất năm ngày.
Giấc ngủ không đối xứng ở người
Đã bao giờ bạn thức dậy lờ đờ sau đêm đầu tiên ở một nơi ở mới? Một phần bộ não của bạn có thể đã ngủ qua đêm. Những cuộc nghiên cứu đã cho thấy rằng nhiều tình nguyện viên ngủ không ngon giấc trong đêm đầu tiên ở phòng thí nghiệm. Vào năm 2016, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng “hiệu ứng đêm đầu tiên” này là một phiên bản của giấc ngủ không đối xứng ở người.
Khi tiếp xúc với âm thanh không thường xuyên, bán cầu não trái dễ bị kích thích hơn.
Họ thấy rằng, trong đêm đầu tiên, những người tham gia trải nghiệm giấc ngủ sâu hơn ở bán cầu não phải và giấc ngủ nhẹ hơn ở bán cầu trái của họ. Khi tiếp xúc với âm thanh không thường xuyên, bán cầu não trái dễ bị kích thích hơn và tạo ra những tín hiệu cảm nhận từ môi trường. Những người tham gia thí nghiệm cũng dễ bị đánh thức hơn trong đêm đầu tiên so với khi trải qua giấc ngủ sâu ở cả hai bán cầu trong những đêm tiếp theo.
Điều này cho thấy rằng, giống như các loài động vật khác, con người cũng sử dụng giấc ngủ không đối xứng để cảnh giác, đặc biệt là trong những môi trường xa lạ. Tuy là không có nguy hiểm như các loài động vật khác nhưng dù sao đó vẫn là một cơ chế tuyệt vời.