Trong giấc ngủ REM, con mèo đập chân và cắn vào những vật thể tưởng tượng. Ảnh:Earthsky

Những con nhện nhảy (jumping spider) treo lủng lẳng trên một sợi tơ suốt đêm trong chiếc hộp tại phòng thí nghiệm. Thỉnh thoảng, chân nhện co lại, cơ quan nhả tơ co giật, và võng mạc mắt của chúng – có thể nhìn thấy rõ qua bộ xương ngoài trong mờ – thường xuyên dịch chuyển qua lại.

“Hành động của những con nhện rất giống với giai đoạn ngủ chuyển động mắt nhanh (REM)”, Daniela Rößler, nhà sinh thái học hành vi tại Đại học Konstanz (Đức), cho biết. Ở con người, giai đoạn REM là thời điểm xảy ra hầu hết các giấc mơ, đặc biệt là những giấc mơ sống động nhất. Điều này đặt ra một câu hỏi hấp dẫn: Nếu nhện có giấc ngủ REM, liệu giấc mơ có thể diễn ra trong bộ não nhỏ xíu của chúng không?

Rößler và các cộng sự đã báo cáo kết quả nghiên cứu của họ trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ (PNAS) vào tháng 8/2022. Bằng cách đặt máy quay phim theo dõi 34 con nhện, nhóm nghiên cứu phát hiện chúng trải qua những giai đoạn giống với giấc ngủ REM sau mỗi 17 phút.

Những con nhện nằm bất động trước khi giai đoạn giống như giấc ngủ REM xuất hiện. Hành vi chuyển động mắt đột ngột là dấu hiệu đặc trưng của REM. Nó không xảy ra vào ban đêm, khi những con nhện bắt đầu hoạt động tích cực, điều chỉnh tơ nhện, đi săn hoặc vệ sinh cơ thể bằng chân.

“Nhiều khả năng là chúng đang nằm mơ”, Rößler nhận định. “Những con nhện nhảy là sinh vật có thị giác phát triển. Chúng có thể hưởng lợi từ giấc mơ như một cách để xử lý thông tin mà chúng tiếp nhận trong ngày”.

Rößler không phải là nhà nghiên cứu duy nhất tìm hiểu về giấc mơ ở các loài động vật có sự khác biệt lớn đối với con người. Ngoài nhện, các nhà khoa học cũng tìm thấy dấu hiệu của giấc ngủ REM ở nhiều loài động vật khác bao gồm: thằn lằn, mực nang, cá ngựa vằn, động vật có vú (mèo, chuột, ngựa, cừu, thú có túi ôpôt và tatu,…) Điều này khiến một số nhà nghiên cứu tự hỏi liệu giấc mơ – một trạng thái từng được cho là chỉ xuất hiện ở con người – có phổ biến hơn nhiều so với những gì chúng ta từng nghĩ?

Giấc ngủ REM cũng có những dấu hiệu đặc trưng khác ngoài chuyển động mắt nhanh, ví dụ như tê liệt tạm thời các cơ xương, co giật cơ thể định kỳ, gia tăng hoạt động của não, nhịp thở và nhịp tim. Các nhà khoa học đã mô tả rõ ràng hiện tượng diễn ra trong não ở giai đoạn REM, ít nhất là đối với con người. Trong giai đoạn ngủ không chuyển động mắt nhanh (non-REM), hay còn gọi là giai đoạn ngủ yên tĩnh – hoạt động của não được đồng bộ hóa. Các neuron thần kinh hoạt động đồng thời rồi trở nên yên lặng, đặc biệt là ở vùng vỏ não, tạo ra sóng chậm. Ngược lại, trong giai đoạn ngủ REM, não xuất hiện sự bùng nổ của hoạt động điện giống như lúc tỉnh.

Hiện nay, giới khoa học vẫn còn những tranh cãi về mục đích của giấc ngủ REM. Một trong những ý kiến được chấp nhận rộng rãi nhất là REM giúp não hình thành và sắp xếp lại các ký ức.

Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy trạng thái ngủ REM trên nhiều nhánh của “cây sự sống” động vật. Cây sự sống là sơ đồ hình cây thể hiện nguồn gốc, sự tiến hóa của tất cả các loài sinh vật đang sống hoặc đã tuyệt chủng và quan hệ họ hàng giữa chúng.

Ở các loài động vật có vú, giấc ngủ REM không hoàn toàn giống nhau. Ví dụ, thú lông nhím thể hiện các đặc điểm của giấc ngủ REM và non-REM cùng lúc. Trong khi đó, các báo cáo về cá voi và cá heo cho thấy chúng có thể không trải qua giai đoạn ngủ REM nào cả.

Những con chim trải qua giấc ngủ REM kèm theo hiện tượng co giật mỏ và cánh, đồng thời các cơ bắp giữ cho phần đầu của chúng thẳng đứng trở nên yếu hơn.

Vào năm 2012, các nhà nghiên cứu tạiĐại học Pennsylvania (Mỹ) phát hiện trạng thái giống như giấc ngủ ở mực nang, cũng như hành vi kỳ lạ tương tự như REM trong trạng thái ngủ giả định đó. Theo định kỳ, con vật chuyển động mắt nhanh chóng, co giật xúc tu và thay đổi màu sắc cơ thể – tương tự như cách chúng ngụy trang trong lúc tỉnh táo.

Trong thời gian nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm sinh học biển ở Woods Hole, Massachusetts (Mỹ), nhà sinh vật học hành vi Teresa Iglesias tại Viện Khoa học và Công nghệ Okinawa (Nhật Bản) đã nghiên cứu sâu hơn về hiện tượng này. Iglesias thu thập hàng terabyte dữ liệu video về sáu cá thể mực nang. Tất cả chúng đều biểu hiện các hoạt động giống như REM lặp lại khoảng 30 phút một lần.

“Bởi vì não của động vật thân mềm trực tiếp điều khiển kiểu màu sắc và kiểu dáng của làn da. Điều này cho thấy bộ não của những con mực hoạt động khá mạnh mẽ trong trạng thái ngủ giống như REM”, Iglesias nhận định.

Các nhà nghiên cứu cũng quan sát thấy hiện tượng tương tự ở bạch tuộc. “Nếu bạch tuộc và mực nằm mơ, nó gần như đã phá vỡ định kiến của chúng ta khi cho rằng giấc mơ là một trạng thái chỉ xuất hiện ở con người”, Iglesias cho biết.

Quan sát nhiều giai đoạn ngủ ở những họ hàng xa về mặt tiến hóa với chúng ta, các tác giả tin rằng giấc ngủ REM đã xuất hiện từ hàng trăm triệu năm trước.

Giấc ngủ REM có liên quan đến việc tái hiện lại những trải nghiệm ở một số loài động vật. Khi xem xét hoạt động điện não của những con chuột đang ngủ sau khi chúng chạy trong một mê cung, các nhà khoa học nhận thấy hoạt động của các tế bào thần kinh giúp con vật điều hướng, mặc dù đầu của những con chuột không cử động. Họ cũng nhận thấy hoạt động của các tế bào thần kinh liên quan đến chuyển động của mắt. “Đây là bằng chứng cho thấy những con chuột có thể đang nằm mơ tìm đường thoát khỏi mê cung”, Gianina Ungurean, nhà khoa học về giấc ngủ tại Đại học Göttingen (Đức), nhận định.

Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là hoạt động não bộ liên quan đến việc tái hiện lại những trải nghiệm ở một số loài động vật không chỉ xảy ra trong giai đoạn REM. Nó cũng có thể xảy ra khi con vật tỉnh táo. Thêm vào đó, mối liên hệ giữa REM và giấc mơ không phải là tuyệt đối. Con người cũng mơ trong giai đoạn ngủ non-REM, và khi họ sử dụng thuốc để ức chế giấc ngủ REM, những người tham gia nghiên cứu vẫn có thể trải nghiệm những giấc mơ dài và kỳ lạ.

Cuối cùng, mọi người biết rõ khi nào họ nằm mơ và có thể báo cáo điều này với người khác.“Nhưng động vật không thể báo cáo, và đây là vấn đề lớn nhất mà chúng tôi gặp phải trong việc xác nhận khả năng mơ của động vật một cách chắc chắn và khoa học”, Ungurean nói.
“Nếu mực, nhện cùng nhiều loài động vật khác có thể nằm mơ, điều này đặt ra những câu hỏi thú vị về những gì chúng trải qua”, David M. Peña-Guzmán, nhà triết học tại Đại học San Francisco (Mỹ), cho biết. “Vì những giấc mơ diễn ra từ góc nhìn của người xem nên những con vật trong mơ phải có khả năng nhìn nhận thế giới từ góc độ của chúng”.

“Khả năng mơ cũng ám chỉ rằng động vật có khả năng tưởng tượng”, Peña-Guzmán nói. “Chúng ta luôn nghĩ rằng con người khác biệt hoàn toàn so với phần còn lại của thế giới. Nhưng có lẽ đã đến lúc chúng ta phải suy nghĩ nhiều hơn về các loài động vật khác”.