La sorprendente razón por la que las aves pueden dormir mientras vuelan y no se caen

Las aves sí son capaces de dormir volando (o de volar durmiendo) como confirmó por primera vez un estudio con aves de las islas Galápago... y apenas duermen 42 minutos al día
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La sorprendente razón por la que las aves pueden dormir mientras vuelan y no se caen
Se colocaron en las fragatas de Galápagos dos dispositivos, uno para medir las ondas cerebrales y otro para determinar la localización con GPS. Estas aves se desplazan grandes distancias en busca de alimento.
Foto: BBC

Muchas aves vuelan cientos de kilómetros sin tocar tierra. La gran pregunta es si lo logran sin dormir o si duermen en pleno vuelo.

El interrogante generó especulaciones durante décadas y finalmente fue respondido por un científico alemán y sus colegas en una investigación realizada en las islas Galápagos.

Niels Rattenborg, del Instituto Max Planck de Ornitología en Bavaria, Alemania, lideró el equipo que demostró por primera vez que las aves sí duermen cuando vuelan, y que lo hacen por períodos muy breves.

A veces duermen con un hemisferio cerebral despierto y otras veces con ambos dormidos, consiguiendo a pesar de ello mantener control aerodinámico.

Sebastián Cruz, biólogo especializado en aves marinas, es coautor del estudio. El científico ecuatoriano fue determinante para elegir la especie en que se colocaron dispositivos electrónicos para registrar ondas cerebrales, las fragatas de las Galápagos.

La investigación no sólo revela mecanismos sorprendentes de adaptación en estas aves. También podría ayudar a entender el impacto de la falta de sueño en los seres humanos.

¿Por qué fragatas?

Las fragatas (fragata minor) “se alimentan exclusivamente en el mar y realizan viajes de varios días de duración sin parar y siempre volando”, explicó a BBC Mundo Sebastián Cruz.

Rattenborg, der. junto a Ryan Tisdale, del equipo de campo de la investigación en Galápagos.

Niels Rattenborg, der., del Instituto Max Planck de Ornitología en Alemania, estudió el sueño en humanos durante más de 10 años antes de dedicarse a las aves.

La razón más importante por la que fueron escogidas para un estudio sobre el sueño es “al contrario de otras aves marinas, las fragatas son incapaces de descansar en la superficie del mar, ya que sus plumas no son los suficientemente impermeables para evitar absorber el agua”.

El estudio fue realizado con fragatas hembras con polluelos pequeños, porque “siempre regresan a su nido luego de buscar alimento, y esto las hace predecibles y fáciles de capturar”.

Y son también aves grandes que pueden soportar sin problema el peso de los dispositivos que se colocaron sobre ellas para recopilar datos, un lector de ondas cerebrales en miniatura, que registra un electroencefalograma o EEG, y un localizador GPS.

“El peso total de los dispositivos no excedió el 5% de la masa total del ave”.

Aprovechando corrientes de aire

Las fragatas se desplazan grandes distancias en busca de alimento porque es escaso y distribuido al azar en el mar, explicó Cruz.

“Saben que entre Galápagos y Suramérica es la zona de mejor producción, pero a pequeña escala estas oportunidades de alimentos son azarosas”.

Fragata con dispositivos
Para colocar el sensor EEG en la cabeza tuvimos que realizar una pequeña cirugía bajo anestesia. Las aves continuaron rápidemente con su comportamiento normal con los polluelos”, dijo Rattenborg.

La mejor estrategia es por ello cubrir la mayor área posible, volando en un gran círculo, gastando la menor cantidad de energía posible, explicó el especialista en aves marinas.

“Y esto lo logran de dos maneras, primero su morfología y alas sumamente grandes en un cuerpo pequeño les permite aprovechar las corrientes de aire por más débiles que sean”.

“Segundo, emplean una estrategia de vuelo lenta pero efectiva. Lo que hacen es ganar altitud, cientos de metros con corrientes de aire ascendentes, y luego se desplazan en la dirección que quieren planeando y ganando distancia pero perdiendo altitud”.

Hacen dormir la mitad o todo el cerebro

Los dispositivos demostraron que las fragatas concilian al volar diferentes tipos de sueño. “Como los seres humanos, las aves tienen dos tipos de sueño“, explicó a BBC Mundo Niels Rattenborg.

Registro de ondas cerebrales de las fragatas
El lector de ondas cerebrales registró diferentes tipos de sueño, incluyendo el sueño con un hemisferio y con ambos.

“Uno es el llamado sueño de ondas lentas, slow wave sleep o SWS, porque el cerebro genera ese tipo de ondas que pueden detectarse en un electroencefalograma”.

Este tipo de sueño puede ocurrir en ambos hemisferios cerebrales o en uno solo. Cuando ocurre en uno solo, se llama sueño unihemisférico, en el que permanece abierto el ojo opuesto al hemisferio despierto.

En un estudio anterior, Rattensborg ya había demostrado cómo los patos que están en la parte más externa de un grupo, expuestos a más peligros, duermen con un ojo abierto. En cambio, aquellos en el medio del grupo, donde están más seguros, duermen con ambos hemisferios a la vez.

El otro tipo de sueño que puede verse en las aves es el sueño de movimientos oculares rápidos, rapid eye movement o REM, de ondas más cortas y rápidas. “En el caso de los seres humanos, durante el REM los músculos se paralizan, y en las aves vemos una pérdida de tono muscular”.

Menos de cinco segundos

“Muchos creían que las aves sólo dormían en forma unihemisférica”, señaló Rattenborg. Pero los registros de ondas cerebrales demostraron que las fragatas también pueden dormir con los dos hemisferios simultáneamente.

Itinerarios de colores en un mapa mostrando los trayectos de las aves
La trayectoria de las aves fue marcada por GPS. Cada color representa una fragata distinta.

“No sabemos exactamente cómo lo logran. Tal vez usan un mecanismo similar al que les permite dormir cuando están paradas. En el caso de las fragatas, esto significa que logran dormir cuando mantienen sus alas en posición de planear“, explicó el científico alemán.

Para Rattenborg, sin embargo, el descubrimiento más sorprendente fue que las aves también duermen con un sueño REM mientras vuelan. “Si bien la cabeza bajaba en forma similar a cuando duermen en tierra, el vuelo no se veía afectado. Los episodios de sueño REM duraban sólo un promedio de cinco segundos“.

42 minutos de sueño por día

Sumando todos los tipos de sueño registrado, las fragatas sólo durmieron un promedio de 42 minutos por día. “Esto era inesperado. Si consiguen realizar tantos tipos de sueño al volar, ¿por qué duermen tan poco?”, señaló Rattenborg a BBC Mundo.

“En este momento realmente no tenemos ideas sólidas para explicar cómo es posible que las fragatas se hayan adaptado a funcionar con tan poco sueño, mientras otras especies, desde abejas a humanos, sufren dramáticamente las consecuencias de falta de sueño”.

Ilustración de fragatas volando durante la noche
¿Cómo logran las fragatas funcionar durmiendo sólo 42 minutos al día? Sigue siendo un misterio.

“Si logramos explicar cuál es el mecanismo evolutivo de las fragatas que les permite funcionar con tan poco descanso, esto puede ayudar a entender el impacto de la falta de sueño en los seres humanos”.

Un estudio reciente demuestra, según Rattenborg, cómo investigaciones que aparentemente no tienen ninguna relevancia en el caso de los seres humanos pueden ayudar a entender nuestro cerebro.

“Basándose en nuestro estudio sobre el sueño unihemisférico en patos, Masako Tamaki y sus colegas (en Brown University en EEUU) publicaron un trabajo este año explicando por qué cuando las personas están en un ambiente nuevo, el hemisferio izquierdo duerme en forma menos profunda y responde más a los sonidos que el hemisferio derecho, sólo en la primera noche”.

“Esto sugiere que, como los patos, los seres humanos tienen la capacidad de despertar al menos parcialmente la mitad de su cerebro en respuesta a circunstancias potencialmente riesgosas”.

Dinosaurios emplumados

Rattenborg espera ahora estudiar si los resultados de la fragatas se aplican a otras especies de aves. Y comprender qué mecanismos de adaptación permiten a las fragatas funcionar durmiendo tan poco.

Túnel con aves para estudiar el vuelo de los pájaros
Rattenborg en el túnel para estudiar el vuelo de las aves en el Instituto Max Planck en Alemania. Rattenborg investigará si los resultados de las fragatas se aplican a otras aves.

Son apenas dos de los muchos misterios sobre el cerebro de las aves, que son descendientes de los dinosaurios.

El cerebro de las aves tiene plasticidad. Tienen una gran habilidad para realizar tareas complejas, por ejemplo, los cuervos pueden fabricar herramientas para alcanzar comida”, dijo Rattenborg a BBC Mundo.

“Un reciente estudio reveló que la densidad de las neuronas en el cerebro de las aves es mayor que en el cerebro de los mamíferos. Tal vez ésa sea la base de su cognición compleja”.

Cuando el científico alemán mira un ave, ¿qué ve? “Veo dinosaurios inteligentes y emplumados con cerebros complejos que duermen como los mamíferos, incluyéndome a mí”.

– Alejandra Martins