Los elefantes marinos se quedan dormidos mientras bucean bajo la superficie del océano

El sueño es una parte crucial de los patrones de actividad diaria de los mamíferos. Sin embargo, en las especies marinas que pasan meses o vidas enteras en el mar, la ubicación, el momento y la duración del sueño pueden verse limitados.

Este grupo de científicos registró la actividad cerebral en un mamífero marino salvaje y reveló los hábitos de sueño durante los meses que pasan en el mar. Los nuevos hallazgos, publicados en Science, muestran que si bien los elefantes marinos pueden pasar 10 horas al día durmiendo en la playa, durante la temporada de reproducción, en promedio, lo hacen solo 2 horas por día, cuando están en el mar en viajes de alimentación, que se prolongan por meses.

Duermen durante unos 10 minutos durante inmersiones profundas de 30 minutos, a menudo descendiendo en espiral mientras duermen profundamente y, a veces, yacen inmóviles en el fondo marino.

Durante años, una de las preguntas centrales sobre los elefantes marinos ha sido cuándo duermen. Es por eso que hemos liderado el programa de investigación de elefantes marinos de la entidad en la Reserva Año Nuevo durante más de 25 años, utilizando etiquetas cada vez más sofisticadas para rastrear los movimientos y el comportamiento de buceo de las focas durante sus migraciones de alimentación, cuando se dirigen al Océano Pacífico Norte durante alrededor de 8 meses.

Los registros de buceo muestran que se sumergen constantemente, por lo que pensamos que deben estar durmiendo durante lo que llamamos inmersiones a la deriva, cuando dejan de nadar y se hunden lentamente, pero realmente no lo sabíamos. Ahora, finalmente, podemos decir que definitivamente están durmiendo durante esas inmersiones, y también descubrimos que no duermen mucho en general, en comparación con otros mamíferos.

De hecho, durante sus meses en el mar, los elefantes marinos compiten con el récord de menos cantidad de sueño entre todos los mamíferos, actualmente en manos de los elefantes africanos, que parecen dormir solo dos horas por día según sus patrones de movimiento.

Son inusuales porque cambian entre dormir mucho cuando están en tierra, más de 10 horas al día, a dos horas o menos cuando están en el mar. Son más vulnerables a los depredadores, como los tiburones y las orcas cuando están en la superficie en mar abierto, por lo que solo pasan uno o dos minutos respirando en la superficie entre inmersiones. Son capaces de contener la respiración durante mucho tiempo, por lo que pueden entrar en un sueño profundo en estas inmersiones muy por debajo de la superficie donde es seguro.

Para poder registrar de manera confiable la actividad cerebral (como un electroencefalograma o EEG) en elefantes marinos salvajes durante su comportamiento normal de buceo en el mar, desarrollaron un sistema que consiste en un casco de neoprene, para asegurar los sensores EEG, y un pequeño registrador de datos para tomar las señales, el sistema se puede recuperar cuando los animales regresan a la playa en Año Nuevo.

Usamos los mismos sensores que se utilizan para un estudio del sueño humano en una clínica del sueño y un adhesivo flexible y removible para sujetar la gorra para que el agua no pudiera entrar e interrumpir las señales. Además del sistema EEG, las especies llevaban registradores de profundidad de tiempo, acelerómetros y otros instrumentos que permitieron a los investigadores rastrear sus movimientos junto con la actividad cerebral correspondiente.

Las grabaciones muestran a las focas buceando mientras entran en la etapa de sueño profundo, conocida como de ondas lentas, mientras mantienen un deslizamiento controlado hacia abajo, luego pasan al sueño de movimiento ocular rápido (REM), cuando la parálisis del sueño hace que se pongan boca abajo y se desplacen hacia el fondo en una “espiral del sueño.

Entran en un sueño de ondas lentas y mantienen su postura corporal durante varios minutos antes de pasar al sueño REM, cuando pierden el control postural y se ponen boca abajo. En las profundidades a las que esto sucede, suelen tener una flotabilidad negativa y continúan cayendo pasivamente en una espiral similar a la forma de un sacacorchos “como una hoja que cae”, describió Terrie M. Williams, especialista en ecología y biología evolutiva, y parte de la investigación. En aguas menos profundas sobre la plataforma continental, los elefantes marinos a veces duermen mientras descansan en el lecho marino.

“No parece posible que realmente entren en el sueño REM paralítico durante una inmersión, pero nos dice algo sobre los procesos de toma de decisiones para ver en qué parte de la columna de agua se sienten lo suficientemente seguras como para dormir”, completó Williams, quien además lidera el Laboratorio de Neurofisiología Comparada en la UCSC.

Para desarrollar el nuevo instrumento EEG, primero se utilizaron en elefantes marinos alojados temporalmente en las instalaciones del Laboratorio Marino Largo de la UCSC. El siguiente paso fue implementarlo en animales en la colonia de la Reserva Año Nuevo al norte de Santa Cruz, donde se pudo observar a los animales en la playa.

Pasé mucho tiempo observando especies dormidas. Nuestro equipo supervisó a los especímenes que fueron instrumentados para asegurarse de que pudieran reintegrarse a la colonia y se comportaran de forma natural. Algunos realizaron breves excursiones al agua, pero para observar el comportamiento de buceo, se usó un procedimiento de translocación desarrollado en nuestro laboratorio.

Jóvenes elefantes marinos equipados con sensores y rastreadores EEG fueron transportados desde Año Nuevo a Monterey y liberados en una playa en el extremo sur de la Bahía de Monterey. Durante los días siguientes, los animales nadarían de regreso a Año Nuevo a través del profundo Cañón de Monterey, donde su comportamiento de buceo es muy similar al observado durante viajes mucho más largos de búsqueda de alimento en mar abierto.

Con datos sobre la actividad cerebral y el comportamiento de buceo de 13 elefantes marinos hembra juveniles, incluido un total de 104 inmersiones de sueño, se desarrolló un algoritmo de alta precisión para identificar períodos de sueño basándose únicamente en los datos de buceo. Esto le permitió estimar las cuotas de sueño de 334 focas adultas utilizando datos de buceo registrados durante varios meses durante sus viajes de alimentación.

Gracias al conjunto de datos que nuestro laboratorio (de Costa) había seleccionado durante 25 años de trabajo con elefantes marinos en Año Nuevo, pudimos extrapolar nuestros resultados a más de 300 animales y obtener una visión del comportamiento del sueño a nivel de población.

“Es una hazaña increíble lograr esto -dijo Williams-. Se desarrolló un sistema de EEG para trabajar con un animal que se sumerge varios cientos de metros en el océano. Luego se utilizaron los datos para crear animaciones basadas en información para que podamos visualizar realmente lo que hace el animal mientras se sumerge a través de la columna de agua”. Los resultados pueden ser útiles para los esfuerzos de conservación al revelar un paisaje dormido de áreas de descanso preferidas.

Normalmente, nos preocupamos por proteger las áreas donde los animales van a alimentarse, pero quizás los lugares donde duermen son tan importantes como cualquier otro hábitat crítico.

También fueron parte del trabajo Daniel Lozano, Rachel Holser, Theresa Keates, Roxanne Beltran, Patrick Robinson y Taiki Adachi en UC Santa Cruz; Ritika Mukherji de la Universidad de Oxford; Julie Pitman de Sleep Health MD en Santa Cruz; Daniel Crocker de la Universidad Estatal de Sonoma; Oleg Lyamin en UCLA; y Alexei Vyssotski de la Universidad de Zúrich y el Instituto Federal Suizo de Tecnología.

*Daniel Costa, profesores de ecología y biología evolutiva, y director del laboratorio del Instituto de Ciencias Marinas de la UCSC. Jessica Kendall-Bar, primera autora del estudio, quien, como estudiante de posgrado de Universidad de California Santa Cruz (UCSC), trabajó con Costa y Terrie Williams en dicho centro de estudios.

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