当章鱼睡觉时，它们安静的睡眠期会被短暂的疯狂活动所打断。他们的手臂和眼睛抽搐，呼吸频率加快，皮肤闪烁着鲜艳的色彩。

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现在，冲绳科学技术研究所 (OIST) 的研究人员与华盛顿大学合作，仔细研究了章鱼 ( Octopus laqueus ) 在睡眠活跃期的大脑活动和皮肤图案，发现它们与清醒时看到的神经活动和皮肤图案行为。哺乳动物的快速眼动 (REM) 睡眠期间也会出现类似清醒的活动，这是大多数梦境发生的阶段。

这项研究于 6 月 28 日发表在《自然》杂志上，强调了章鱼和人类睡眠行为之间的显着相似之处，并提供了关于睡眠起源和功能的有趣见解。

“所有动物似乎都会表现出某种形式的睡眠，甚至是水母和果蝇等简单的动物。但长期以来，人们只知道脊椎动物会在两个不同的睡眠阶段之间循环，” OIST 计算神经行为学部门负责人、资深作者 Sam Reiter 教授说。

“事实上，两阶段睡眠在关系较远的生物中独立进化而来，比如章鱼，它们的大脑结构很大，但与脊椎动物完全不同，这表明拥有一个活跃的、类似清醒的阶段可能是复杂认知的一个普遍特征，”作者 Leenoy Meshulam 博士是华盛顿大学的统计物理学家，她作为理论科学访问项目的嘉宾在 OIST 逗留了三个月，期间帮助设计了这项研究。

首先，科学家们检查了章鱼在这段活跃时期是否真正处于睡眠状态。他们测试了章鱼对物理刺激的反应，发现无论是在睡眠的安静阶段还是活跃阶段，与清醒时相比，章鱼在做出反应之前都需要更强的刺激。研究小组还发现，如果他们阻止章鱼睡觉，或者在睡眠的活跃阶段扰乱它们，章鱼随后会更快、更频繁地进入活跃睡眠。

该研究的共同第一作者、OIST 博士生阿迪蒂·波菲尔 (Aditi Pophale) 表示：“这种补偿行为确定了活跃阶段是章鱼正常运作所需的睡眠的重要阶段。”

研究人员还深入研究了章鱼清醒和睡眠时的大脑活动。在安静睡眠期间，科学家们看到了一种特征性脑电波，与哺乳动物大脑中非快速眼动睡眠期间看到的某些波形(称为睡眠纺锤波)非常相似。尽管这些波形的确切功能即使在人类中也不清楚，但科学家相信它们有助于巩固记忆。研究人员利用共同第一作者 Tomoyuki Mano 博士制造的尖端显微镜，确定这些睡眠纺锤状波出现在章鱼大脑中与学习和记忆相关的区域，这表明这些波可能具有类似的功能对人类。

大约每小时一次，章鱼进入活跃的睡眠阶段，持续约一分钟。在这个阶段，章鱼的大脑活动与清醒时的大脑活动非常相似，就像人类的快速眼动睡眠一样。

研究小组还以超高的8K分辨率捕捉并分析了章鱼在清醒和睡眠时皮肤图案的变化。

“通过如此高分辨率的拍摄，我们可以看到每个色素细胞的行为方式，从而形成整体皮肤图案，”Meshulam 博士说。“这可以帮助我们创建简单的皮肤模式模型，以了解清醒和睡眠模式行为的一般原理。”

当章鱼醒来时，它会控制皮肤中数千个微小的色素细胞，从而创造出大量不同的皮肤图案。它们利用这些图案在不同的环境以及社交或威胁展示中伪装自己，例如警告捕食者和相互交流。科学家们报告说，在主动睡眠期间，章鱼会经历这些相同的皮肤模式。

科学家们表示，活跃睡眠和清醒状态之间的相似性可以用多种原因来解释。一种理论认为，章鱼可能正在练习它们的皮肤图案，以改善它们清醒时的伪装行为，或者只是维持色素细胞。

另一个有趣的想法是，章鱼可以从清醒的经历中重新生活和学习，例如狩猎或躲避捕食者，并重新激活与每次经历相关的皮肤模式。换句话说，他们可能正在做类似于做梦的事情。

“从这个意义上说，虽然人类只能在醒来后口头报告他们做了什么样的梦，但章鱼的皮肤图案可以直观地读出它们在睡眠期间的大脑活动，”赖特教授说。

他补充说：“我们目前不知道这些解释中哪一个(如果有的话)是正确的。我们非常有兴趣进一步调查。”