REM-Schlaf bei Arachniden untersucht Träumen Spinnen von achtbeinigen Schafen?

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Rheinische Friedrich-Wilhelms- Universität Bonn Dez.8 - Hochschulkommunikat.

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Im Schlaf ruhen wir, doch das Gehirn ist zwischendurch sehr aktiv: Im REM-Schlaf zucken die Augen und wir träumen, Hunde „rennen“ teilweise mit dem ganzen Körper auf der Stelle – und Spinnen? Forschende vom Institut für Organismische Biologie an der Universität Bonn haben an der australischen Springspinne untersucht, ob sie ebenfalls den REM-Schlaf durchläuft.

Spinnen sind der Stoff so mancher Albträume. Doch träumen Spinnen eigentlich selbst? Und schlafen sie überhaupt so wie Menschen und andere Wirbeltiere, die verschiedene Schlafstadien durchlaufen? Diese Fragen hat ein Team der Uni Bonn um Dr. Daniela C. Rößler untersucht. Dafür hat die Emmy-Noether-Gruppenleiterin mit ihrem Team am Institut für Organismische Biologie das Verhalten der australischen Springspinne Portia fimbriata über mehrere Tage und Nächte hochauflösend aufgezeichnet und experimentell getestet. Bislang fehlten bei Spinnen experimentelle Belege für das Schlafverhalten.

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Aus den Videodaten der Spinnen zogen die Wissenschaftler folgende Schlüsse: Die Spinne zeigt echten, regulierten Schlaf mit zwei klar unterscheidbaren Schlafstadien, darunter ein REM‑ähnlicher Zustand mit Augenbewegungen und Muskelzuckungen. Damit liefert das Team um Rößler nach eigenen Angaben die erste umfassende Bestätigung für das Schlafverhalten bei einer Spinne.

Die Wissenschaftler beobachteten Individuen der Spezies Portia fimbriata jeweils in kleinen Plastikschälchen von zwölf Zentimeter Durchmesser bei unterschiedlichen Beleuchtungsverhältnissen über mehrere Tage, um Tag-Nacht-Rhythmen zu erfassen. Für die Nachtaufnahmen nutzten sie Infrarot-Kameras, um Schlafposition, Ruhephasen und REM‑ähnliche Phasen detailliert zu dokumentieren. Ob sich die Tiere tatsächlich in einem Schlafzustand befanden, überprüften die Forscher mit akustischen Reizen und indem sie die Reaktionszeit darauf erfassten. Zudem testeten sie, ob die Spinnen nach Störung des Schlafes einen „Schlaf‑Rebound“ zeigen, also das Nachholen des fehlenden Schlafes.

Die Springspinne Portia fimbriata

Arten der Gattung Portia ernähren sich von anderen Spinnen. Ihre vielfältigen Jagdstrategien werden häufig als Ausdruck von Intelligenz gewertet: Sie ahmen zum Beispiel die Vibrationen von zappelnden Insekten nach, die sich im Netz verfangen haben, um Webspinnen anzulocken. Das ausgefeilte Jagdverhalten lässt auf besondere Lernfähigkeiten schließen. Das macht diese Spinne so interessant für die Forschung. 

Während ihre kognitiven Fähigkeiten womöglich groß sind, sind ihre Körpermaße eher bescheiden: Die australischen Springspinne Portia fimbriata ist ausgewachsen in etwa so groß wie eine Ein-Euro-Münze.

Videoexperimente mit schlafenden Spinnen

Die größte Herausforderung war es, für die Aufweck-Experimente einen Stimulus zu finden, auf den die Tiere zuverlässig reagieren. Denn Spinnen nehmen die Welt ganz anders wahr als Menschen es tun. Gleichzeitig mussten die Wissenschaftler darauf achten, die REM‑ähnlichen Bewegungen nicht überzuinterpretieren, sondern Schritt für Schritt zu testen, ob sie wirklich mit der REM-Phase des Schlafes assoziiert waren. All diese Versuche fanden statt, ohne die Hirnaktivität der Spinnen messen zu können. Die Interpretationen der Forscher begründen sich rein über das Verhalten der Tiere. Dies erforderte eine sehr detaillierte und vor allem lange Videodokumentation mit entsprechend umfangreichen Datensätzen.

Wozu ist Schlafforschung an Spinnen gut?

Die Ergebnisse helfen zu verstehen, wie Schlaf sich evolutionär entwickelt hat und wie weit verbreitet REM‑ähnliche Zustände im Tierreich sind. Das eröffnet neue Perspektiven für vergleichende Verhaltens-, Neuro- und Chronobiologie sowie die Erforschung einfacherer Nervensysteme.

Basierend auf den Erkenntnissen der Studie empfehlen die Bonner Forscher, Schlaf nicht nur in klassischen Modellorganismen oder Wirbeltieren zu untersuchen, sondern das Feld taxonomisch zu öffnen. Insbesondere sollten Fachleute Schlaf in Tieren untersuchen, die stark unterschiedliche Nervensysteme besitzen oder extreme Anpassungen zeigen. Das könne den Bonner Forschern zufolge helfen, universelle Prinzipien und eine potenziell ursprüngliche Funktion des Schlafs zu identifizieren. Denn trotz intensiver Forschung am Thema gibt es noch erstaunlich viele Lücken im Verständnis von Schlaf – bei Spinnen, aber auch bei uns Menschen.

Ausblick

Das Team um Gruppenleiterin Rößler will untersuchen, wie sich Schlaf, besonders REM-ähnlicher Schlaf, bei der gesamten Vielfalt der Spinnen entwickelt hat. Zudem vergleichen die Forscher Schlafverhalten von Spinnen in der Natur und im Labor. Weitere Studien sollen klären, wie Schlaf mit kognitiven Fähigkeiten zusammenhängt und was dabei im Gehirn von Spinnentieren und Insekten passiert. Außerdem möchten die Bonner Wissenschaftler verstehen, wie sich der Klimawandel und andere anthropogene Einflüsse auf das Schlafverhalten dieser Tiere auswirken. Dabei liegt ein Schwerpunkt auf den Folgen von Lichtverschmutzung

Originalpublikation: Nadja Geiger, Maxim Q. Capelle, Phillip Rosentreter, Marie E. Herberstein, Armin Bahl, Massimo De Agrò, Barrett A. Klein, Daniela C. Rößler: Behavioral evidence for two-stage sleep in spiders, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), DOI: 10.1073/pnas.2618030123