Ook springspinnen hebben wellicht een REM-slaap: ‘Het zou me niet verbazen als ze kunnen dromen’

Beeld: Wikipedia Commons

Door beperkingen tijdens de pandemie werd gedragsecoloog en postdoctoraal onderzoeker Daniela Rößler uit haar lab aan de Universiteit van Konstanz in Duitsland geweerd. Daarom ving ze lokale springspinnen en hield ze die in doorzichtige plastic dozen op haar vensterbank. Ze wilde hun reacties testen op 3D-geprinte modellen van roofspinnen.

Toen ze op een avond thuiskwam, merkte ze echter iets vreemds op. ‘Ze hingen allemaal aan de deksels van hun doosjes’, zegt Rößler. Ze had nog nooit springspinnen gezien die zo onbeweeglijk aan zijden lijnen hingen. ‘Ik had geen idee wat er gebeurde’, zegt Rößler. ‘Ik dacht dat ze dood waren.’

Het bleek dat de springspinnen, van de soort Evarcha arcuata, gewoon sliepen - en dat Rößler een alternatieve slaapgewoonte had ontdekt. Daarvan was bekend dat ze zijden slaapholen bouwden in opgekrulde dode bladeren. Maar de echte verrassing kwam toen ze besloot ze de hele nacht te bespieden. Ze kocht een goedkope nachtkijker, plakte er wat vergrootglazen op -  E. arcuata is meestal maar zo'n zes millimeter lang - en richtte die op een slapende vrouwtjespin.

Wat Rößler toen zag, verbaasde haar. Meestal hing de spin daar maar wat. Maar plots begonnen haar poten te trillen, net zoals haar achterlijf en zelfs haar zijdeproducerende spindoppen. Soms krulden haar poten in de richting van haar borstbeen. Bij elke spin die Rößler registreerde, traden deze vreemde bewegingen alleen op tijdens duidelijke vlagen die iets langer dan een minuut duurden en die periodiek gedurende de nacht optraden. ‘Ze waren gewoon oncontroleerbaar aan het trillen op een manier die veel lijkt op de manier waarop honden of katten bewegen wanneer ze dromen en hun kleine REM-fasen doormaken,’ vertelt ze.

Bij de Rapid Eye Movement (REM)-slaap is er sprake van een toestand van gedeeltelijke of bijna volledige spierverlamming die gepaard gaat met een actieve, wakker lijkende hersentoestand. REM-slaap wordt om die reden ook wel paradoxale slaap genoemd. Bij mensen wordt deze toestand sterk in verband gebracht met dromen. Rößler en haar collega's vroegen zich af of de stuiptrekkende spinnen zoiets als een REM-slaapfase konden ervaren en misschien zelfs konden dromen. ‘Dat zou krankzinnig zijn, dachten we toen. Maar meteen besloten we om het uit te zoeken’, vertelt ze. Rößler paste onmiddellijk haar onderzoeksplannen voor de spinnen aan.

Er is veelvuldig bewijs voor REM-slaap of een analoge toestand bij veel zoogdieren en vogels. Wetenschappers hebben ook iets dergelijks gevonden bij twee reptielensoorten en vermoedens van een soortgelijke toestand bij zebravissen. Zowel octopussen als inktvissen blijken een REM-fase te hebben, compleet met oogbewegingen, armbewegingen, en snelle huidskleur- en textuurveranderingen die lijken op wat ze doen als ze wakker zijn. Buiten deze dieren zijn er aanwijzingen, maar niet veel bewijzen, van REM-slaap bij ongewervelde dieren, waaronder insecten en spinachtigen.

‘Het zou me helemaal niet verbazen als springspinnen dromen zouden hebben’, zegt gedragsecoloog Lisa Taylor, die de spinnen bestudeert aan de Universiteit van Florida en niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek. ‘Ze leven in zo'n rijke zintuiglijke wereld, en we weten dat ze verbazingwekkende cognitieve vermogens en een geheugen hebben.’

De springspinnen boden een unieke kans om het domein van de dromende dieren uit te breiden, deels vanwege bepaalde aspecten van de anatomie van hun ogen. Hoewel de meeste spinnen hun ogen niet kunnen bewegen, zelfs niet als ze wakker zijn, hebben springspinnen lange buizen die hun netvlies achter hun grote ogen verschuiven. Bovendien is het exoskelet van de spinnen gedurende de eerste levensdagen doorschijnend, zodat die oogbuizen zichtbaar zijn aan de binnenkant van hun kop.

Toen Rößler 34 slapende spinnenkuikens opnam, ontdekte ze dat hun zenuwtrekjes gepaard gingen met onmiskenbare bewegingen van de oogbuisjes die niet voorkwamen tijdens andere fasen van de slaap. ‘Het is prachtig. Ik bedoel, het is waanzinnig. Het zet een slaaponderzoeker onmiddellijk aan het denken over REM-slaap’, zegt entomoloog Barrett Klein, die onderzoek doet naar bijenslaap aan de Universiteit van Wisconsin-La Crosse en die niet direct betrokken was bij het werk van Rößler. ‘Om de eerste aanwijzing te hebben dat je zoiets zou kunnen bestuderen of dat het zelfs maar relevant is bij geleedpotigen, vind ik opwindend.’

Maar het is nog te vroeg om met zekerheid te zeggen dat de spinnen iets ervaren dat verwant is aan de REM-slaap bij mensen, waarschuwt Klein. De onderzoekers moeten eerst bevestigen dat de spinnen daadwerkelijk slapen tijdens deze fase door aan te tonen dat ze minder reageren op hun omgeving, zegt hij.

Rößler en haar ‘dream team’ van coauteurs zijn al begonnen met die tests. En ze wijst erop dat het krullen van de poten een bijzonder opvallend aspect is van de REM-achtige fase van de spinnen, omdat die houding meestal alleen wordt waargenomen bij dode spinnen. Spinnen gebruiken hydraulische druk die door spieren in stand wordt gehouden om hun poten uitgestrekt te houden, en het krullen zou het gevolg kunnen zijn van de spierverlamming die kenmerkend is voor de REM-slaap. De eerste bevindingen van het team werden gepubliceerd in PNAS.

De video's alleen al zijn vrij overtuigend, zegt Niels Rattenborg. Hij bestudeert vogelslaap aan het Max Planck Instituut voor Biologische Intelligentie in Seewiesen in Duitsland, en was niet betrokken bij de nieuwe studie. ‘Mocht ik er geld op inzetten, dan zou ik voorspellen dat ze slapen, ook al klinkt dat niet erg wetenschappelijk’, vertelt hij. ‘Deels omdat de bewegingen er niet doelgericht uitzien, zoals de bewegingen die de spinnen maken als ze wakker zijn.

Om aan te tonen dat de spinachtige slaap REM-achtig is, moeten de wetenschappers ook bewijzen dat de hersenen van de spinnen actief zijn als ze hun ogen bewegen en trillen, aldus Rattenborg. Het meten van de activiteit in hersenen die niet groter zijn dan een maanzaadje is een hele uitdaging, maar volgens Rößler zijn er wel manieren om dat te doen. Andere wetenschappers hebben bijvoorbeeld onlangs ontdekt hoe een elektrode in het brein van een andere springspin kan worden ingebracht zonder het diertje te doden.

Het bestuderen van de REM-slaap bij een groot aantal soorten, waaronder deze spinnen, zou ons kunnen helpen beter te begrijpen hoe de REM-slaap werkt en waarom hij bestaat, aldus Rattenborg. Sommigen hebben gesteld dat de karakteristieke oogbewegingen van de REM-slaap bij mensen visuele scènes weerspiegelen die zich afspelen tijdens het dromen. Dit wekt de opwindende mogelijkheid dat andere dieren die een REM-achtige toestand hebben ook dromen ervaren.

Wetenschappers kunnen dieren natuurlijk niet naar hun dromen vragen, maar het meten van hersenactiviteit zou op een dag een andere manier kunnen zijn om de vraag te beantwoorden. ‘We zijn nog aan het leren welke patronen van hersenactiviteit gecorreleerd zijn met dromen bij mensen’, zegt neuro-ethologe Teresa Iglesias, die slaap bij koppotigen bestudeert aan het Okinawa Instituut voor Wetenschap en Technologie in Japan en niet betrokken was bij het onderzoek naar de springspin. ‘Het is dus erg vroeg om te verwachten dat we dromen op een fysiologische manier kunnen identificeren bij andere dieren’, zegt ze.

Maar nu de aanwijzingen dat niet-menselijke dieren dromen zich blijven opstapelen, zijn de filosofische implicaties potentieel enorm, zegt David Peña-Guzmán, filosoof aan San Francisco State University en auteur van het nieuwe boek When Animals Dream: The Hidden World of Animal Consciousness. Dromen biedt een aanknopingspunt voor vragen over bewustzijn bij andere dieren: het is moeilijk voor te stellen dat zelfs een eenvoudige droom mogelijk is zonder iets als een ego of een ‘ik’ dat die droom ervaart, voegt hij eraan toe. Dus als spinnen dromen, ‘zou dat kunnen betekenen dat we praten over spinnen die zoiets als een minimaal zelfbeeld hebben’, zegt Peña-Guzmán, die niet betrokken was bij het spinnenonderzoek.

De zichtbare oogbuisjes van de springspinnen zouden de mogelijkheid kunnen bieden om de theorie te testen dat snelle oogbewegingen verband houden met visuele droomscènes, en of die scènes herhalingen zijn van dingen die de spinachtigen hebben gezien toen ze wakker waren, zegt Rößler. Het zou mogelijk kunnen zijn om spinachtigen een video te laten zien van een eenvoudige scène van bijvoorbeeld een krekel die huppelt, terwijl hun oogbewegingen worden gevolgd en gemeten, en dan na te gaan of die bewegingen tijdens de slaap opnieuw worden gemaakt.

Rößler wil ook op zoek gaan naar REM-slaap bij andere spinnensoorten en wijst erop dat die er heel anders uit kunnen zien bij dieren die meer vertrouwen op andere zintuigen dan het gezichtsvermogen. Zoals spinnen die trillingen in hun web gebruiken om te detecteren wanneer een prooi gevangen is. ‘Misschien dromen wielwebspinnen in trillingen’, zegt ze. ‘Waarschijnlijk is REM net zo universeel is in het dierenrijk als slaap, maar we hebben het gewoon nog niet onderzocht.’