北極的夏季和冬季是沒有明暗循環的極晝與極夜，這些季節差異如何影響馴鹿的生物節律呢？
現在，科學家發現，馴鹿會通過反芻時間長短適應這種季節差異帶來的壓力。其反芻時間越長，非快速眼動睡眠的時間就越短，這可能有助于馴鹿在夏季獲得足夠的睡眠，因為夏季食物充足，馴鹿幾乎全天候進食，并為漫長而食物稀少的冬季做準備。相關研究近日發表于《當代生物學》。
此前的研究表明，在冬季和夏季，北極馴鹿沒有表現出晝夜節律的行為節奏，盡管它們在有明暗循環的春分和秋分的白天更活躍，但尚不清楚這些季節差異是否影響了馴鹿睡眠的程度和質量。
為了研究季節性明暗周期對馴鹿睡眠模式的影響，研究人員在秋分、夏至和冬至期間對挪威特羅姆瑟（北緯69°）的歐亞苔原馴鹿進行了無創腦電圖測量和分析。這些馴鹿都是成年母鹿，屬于挪威北極大學圈養馴鹿群。實驗在室內進行，有照明控制、不限量食物，并恒溫。
他們發現，馴鹿在冬季、夏季和秋季的睡眠時間大致相同，盡管它們在夏季更加活躍。這與其他物種形成鮮明對比，后者會根據環境條件改變睡眠時間。研究人員發現，在給定的24小時內，馴鹿平均有5.4小時的非快速眼動睡眠，0.9小時的快速眼動睡眠，2.9小時的反芻，無論季節如何。
“馴鹿反芻越多，需要的額外非快速眼動睡眠就越少。”瑞士蘇黎世大學神經科學家、論文第一作者Melanie Furrer說，“我們認為非常重要的是，這樣一來，它們能夠節省時間，同時滿足睡眠和消化需求，特別是在夏季。”
她表示，馴鹿在冬季和夏季的睡眠時間相同，這意味著它們必須有其他策略來應對北極夏季有限的睡眠時間。一種可能的策略是在反芻過程中有休息的機會——重新咀嚼部分消化的食物，這是馴鹿和其他反芻動物消化的重要組成部分。家養的綿羊、山羊、牛和小鼠鹿都曾被觀察到在反芻過程中產生類似睡眠的腦電波，但目前尚不清楚反芻能否起到與睡眠類似的恢復作用。
研究人員發現，馴鹿在反芻過程中的腦電圖讀數與非快速眼動睡眠的腦電波模式相似，包括慢波活動和睡眠錠的增加。睡眠和反芻中的馴鹿也表現出類似的情況，而且馴鹿在兩種活動中都傾向于安靜地坐著或站著，并且對外界干擾的反應較少，比如鄰近的馴鹿坐下來或站起來。馴鹿對這些干擾有直接反應（看向動的馴鹿）時，醒著時的幾率是45%，但在反芻時只有25%，在非快速眼動睡眠時只有5%。
他們通過剝奪馴鹿兩小時的睡眠，并測量它們在睡眠前后的腦電波，來測試反芻是否能降低馴鹿的睡眠欲望。睡眠剝奪后，馴鹿的腦電圖顯示慢波活動增加，這反映了“睡眠壓力”的積累，表明馴鹿在睡眠剝奪后會經歷更深的睡眠。
然而，當馴鹿反芻時，這種慢波活動在隨后的睡眠中減弱，它們反芻時間越長，慢波活動減弱得越多。Furrer說：“這表明反芻可以減少睡眠壓力，這對馴鹿有益。”這在夏天尤其重要，因為它們吃得越多，馴鹿反芻時間就越長。Furrer說：“反芻增加了營養吸收，所以對馴鹿來說，在夏天花足夠的時間反芻是至關重要的，這樣才能在冬天到來之前增加體重。”
研究人員說，由于馴鹿似乎只是偶爾在反芻時睡覺，因此后續研究應該比較睡覺時反芻和清醒時反芻的區別，最理想的可能是測量馴鹿在更自然的戶外條件下的狀態。然而，這樣的測量需要手術植入腦電圖傳感器，而不能使用非侵入性表面電極。
“我們還可以觀察年輕的馴鹿。”Furrer說，“我們知道，與成年人相比，幼嬰兒的睡眠需求要高得多，所以研究年輕馴鹿的睡眠情況會很有趣。”
相關論文信息：http://doi.org/10.1016/j.cub.2023.12.012