Cuando los pulpos duermen, sus tranquilos periodos de letargo se ven interrumpidos por breves estallidos de actividad frenética. Sus brazos y ojos se agitan, su respiración se acelera y su piel destella con colores vibrantes.

Ahora, investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa en Japón (OIST), en colaboración con la Universidad de Washington (EE UU), han examinado de cerca la actividad cerebral y el patrón cutáneo de los pulpos (Octopus laqueus) durante este activo periodo de sueño y han descubierto que se asemejan mucho a la actividad neuronal y al patrón cutáneo observados cuando están despiertos.

En los mamíferos, la actividad similar a la de la vigilia también se produce durante la fase de movimientos oculares rápidos (REM, por sus siglas en inglés), en la cual se producen la mayoría de los sueños.

El estudio, publicado hoy en Nature, pone de relieve las notables similitudes entre el comportamiento durante el sueño de los pulpos y el de los seres humanos, y aporta datos fascinantes sobre el origen y la función del sueño.

“Todos los animales parecen mostrar alguna forma de sueño, incluso animales simples como las medusas y las moscas de la fruta. Pero durante mucho tiempo sólo se sabía que los vertebrados realizaban ciclos entre dos fases diferentes”, explica el autor principal, Sam Reiter, que dirige la Unidad de Neuroetología Computacional del OIST.

“El hecho de que el sueño en dos etapas haya evolucionado de forma independiente en criaturas lejanamente emparentadas, como los pulpos, que tienen estructuras cerebrales grandes pero completamente diferentes de las de los vertebrados, sugiere que poseer una etapa activa, similar a la vigilia, puede ser una característica general de la cognición compleja«, afirma la autora Leenoy Meshulam, física estadística de la Universidad de Washington.

Los científicos comprobaron si los pulpos estaban realmente dormidos durante este periodo activo. Comprobaron cómo respondían a un estímulo físico y descubrieron que, tanto en la fase tranquila como en la activa del sueño, necesitaban un estímulo más fuerte antes de reaccionar, en comparación con cuando estaban despiertos.

Poseer una etapa activa, similar a la vigilia, puede ser una característica general de la cognición compleja

Leenoy Meshulam, autora del trabajo

El equipo también descubrió que si impedían que los pulpos durmieran, o los interrumpían durante la fase activa del sueño, entraban antes en el período activo y con más frecuencia.  “Este comportamiento compensatorio confirma que la fase activa del sueño es esencial para que los pulpos funcionen correctamente”, declara Aditi Pophale, coautora del estudio y doctoranda en el OIST.

Los investigadores también estudiaron la actividad cerebral de los pulpos despiertos y dormidos. Durante el sueño tranquilo, observaron ondas cerebrales características que se asemejan mucho a ciertas formas identificadas durante el sueño no REM en cerebros de mamíferos, denominadas husos del sueño.

Aunque la función exacta de estas ondas no está clara ni siquiera en los humanos, los expertos creen que ayudan a consolidar los recuerdos. Utilizando un microscopio de última generación construido por el primer coautor Tomoyuki Mano, los investigadores determinaron que estas ondas similares a husos de sueño se producen en regiones del cerebro de los pulpos asociadas con el aprendizaje y la memoria, lo que sugiere que tienen potencialmente una función similar a la de los seres humanos.

Aproximadamente una vez por hora, los pulpos entraban en una fase de sueño activo que duraba alrededor de un minuto. Durante este periodo, la actividad cerebral de los pulpos se asemejaba mucho a la que tenían cuando estaban despiertos, igual que el sueño REM en los humanos.

El grupo de investigación también capturó y analizó los patrones cambiantes de la piel de los pulpos despiertos y dormidos en una resolución ultra alta de 8K.  «Al filmar con una resolución tan alta, podemos ver cómo se comporta cada célula pigmentada para crear un patrón cutáneo general», explica Meshulam. «Esto podría ayudarnos a crear modelos sencillos para comprender los principios generales del comportamiento de los patrones de vigilia y sueño».

Cuando están despiertos, los pulpos controlan miles de diminutas células pigmentadas en su piel, creando una amplia gama de patrones cutáneos. Los utilizan para camuflarse en distintos entornos y en exhibiciones sociales o de amenaza, como advertir a los depredadores y comunicarse entre sí. Durante el sueño activo, los científicos observaron que los pulpos repetían estos mismos patrones cutáneos.

Las similitudes entre los estados de sueño activo y de vigilia podrían explicarse por varias razones. Una teoría es que los pulpos pueden estar practicando sus patrones cutáneos para mejorar su comportamiento de camuflaje en vigilia, o simplemente manteniendo las células pigmentarias.

Otra idea intrigante es que los pulpos podrían estar reviviendo y aprendiendo de sus experiencias de vigilia, como cazar o esconderse de un depredador, y reactivando el patrón cutáneo asociado a cada experiencia. En otras palabras, podrían estar haciendo algo parecido a soñar.

“Mientras que los humanos solo pueden informar verbalmente del tipo de sueños que han tenido una vez despiertos, el patrón cutáneo de los pulpos actúa como una lectura visual de su actividad cerebral durante el sueño», explica Reiter.  “Actualmente no sabemos cuál de estas explicaciones, si es que hay alguna, podría ser correcta. Estamos muy interesados en seguir investigando”, concluye el profesor.