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Aug. 15 2022

蜘蛛會做夢嗎?新研究認為確實如此

  • 圖片中是一隻在花朵上的弓拱獵蛛(Evarcha arcuata)。這些蛛形綱動物似乎能作場帶有視覺影像的夢境──甚至有可能是噩夢。 PHOTOGRAPH BY STEPHEN DALTON, MINDEN PICTURES

    圖片中是一隻在花朵上的弓拱獵蛛(Evarcha arcuata)。這些蛛形綱動物似乎能作場帶有視覺影像的夢境──甚至有可能是噩夢。 PHOTOGRAPH BY STEPHEN DALTON, MINDEN PICTURES

  • 跳蛛在休息時會經歷類似快速動眼期的階段,並出現八腿蜷縮與抽動的動作。 Photograph courtesy of Daniela C. Rößler

    跳蛛在休息時會經歷類似快速動眼期的階段,並出現八腿蜷縮與抽動的動作。 Photograph courtesy of Daniela C. Rößler

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科學家首度在蛛形綱動物身上注意到,跳蛛在休息時出現作「視覺夢」的跡象──「快速動眼」與「抽搐」。

圖片中是一隻在花朵上的弓拱獵蛛(Evarcha arcuata)。這些蛛形綱動物似乎能作場帶有視覺影像的夢境──甚至有可能是噩夢。 PHOTOGRAPH BY STEPHEN DALTON, MINDEN PICTURES

圖片中是一隻在花朵上的弓拱獵蛛(Evarcha arcuata)。這些蛛形綱動物似乎能作場帶有視覺影像的夢境──甚至有可能是噩夢。 PHOTOGRAPH BY STEPHEN DALTON, MINDEN PICTURES

對康斯坦茨大學的生態學家丹妮拉.羅斯勒(Daniela Rößler)來說,「野外調查」通常代表著一場飛往巴西亞馬遜的旅程。但在2020年新冠病毒疫情的封城期間,她最好的選擇就是在德國特里爾 (Trier)居家附近的一片低矮草地。
 

羅斯勒很快就迷上了這片草地上的小跳蛛們。當夜幕降臨後,好些只有小指指甲大小的跳蛛會退居到用絲做成的小囊袋(稱為「庇護所」,retreat)中;其餘蜘蛛則靜靜的倒掛在一條絲上,八條腿整齊的蜷縮著,不時抽動幾下。

羅斯勒說道:「牠們抽動的模樣讓我想到我家正作夢的貓跟狗。」

不久之後,羅斯勒就在自己的實驗室中為小蜘蛛們搭建了一個「幼兒園」,好觀察牠們在夜間懸吊的情形。羅斯勒於8月8日發表在《美國國家科學院學報》(Proceedings of the National Academy of Science)上的研究指出,跳蛛會經歷一種類似睡眠的狀態,並出現與人類作夢時的快速動眼運動(rapid eye movements,REM)十分相似的動作。

跳蛛在休息時會經歷類似快速動眼期的階段,並出現八腿蜷縮與抽動的動作。 Photograph courtesy of Daniela C. Rößler

跳蛛在休息時會經歷類似快速動眼期的階段,並出現八腿蜷縮與抽動的動作。 Photograph courtesy of Daniela C. Rößler

伴隨著肌肉放鬆與大腦電波活動等跡象,人們認為睡眠中的快速動眼期對於鞏固記憶、發展重要生存技能而言十分重要。在此之前,快速動眼期只在「有骨頭」的動物(例如爬行類、鳥類、魚類,以及大部分的哺乳類)身上發現;而證實跳蛛身上類似快速動眼期的睡眠行為,有助於我們釐清「快速動眼」是何時,以及如何演化而來。

在辛辛納提大學研究跳蛛的視覺與決策行為,但並未參與此次研究的副教授內特.莫爾豪斯(Nate Morehouse)說:「蜘蛛的智力與夢境可能在大多數面向上與我們所知的截然不同。我等不及想要看看這項新研究為我們理解跳蛛如何行事打開了什麼新的大門。」

蜘蛛的眼睛

不像研究人類或是其他大型動物,你沒辦法掃描蜘蛛的大腦,也沒辦法詢問蜘蛛「你怎麼睡的?」,但你可以直接看到蜘蛛寶寶的腦袋。在跳蛛(也叫蠅虎)剛出生的前十天,頭上的外骨骼還沒形成色素,而這裡的空間幾乎完全用在眼球上。

「跳蛛基本上就是『會走路的視網膜』。」莫爾豪斯説。

莫爾豪斯解釋,跳蛛身上六顆比較小的眼睛提供360度的單色視覺,並且對物體的動靜非常敏感:而主要的眼睛──又大、又圓、又可愛的雙眼,則提供與家貓視力近似的高解析度視覺。雖然跳蛛的眼球是固定的,無法像人類一樣在眼窩中轉動,但牠們能透過移動在主眼後方的迴力鏢形視網膜來改變視野。

在實驗室中,羅斯勒試著用放大鏡和夜視相機來記錄打瞌睡的小蜘蛛,藉此了解牠們的睡眠習慣。羅斯勒特別著重在觀察跳蛛身上眼睛與肢體的動作,這些動作隱含了牠們休息時發生了什麼事的線索。

羅斯勒很快就發現跳蛛會經歷視網膜快速運動的時期。在晚上,跳蛛視網膜快速運動的持續時間與頻率都會增加,大約每20分鐘會發生一次,每次持續約77秒。而在視網膜快速運動的期間,羅斯勒還觀察到跳蛛會出現不協調的肢體運動——擺動腹部,以及收放附肢。

羅斯勒說道,這些小蜘蛛用來吐絲的器官──絲囊(spinneret)還會很規律的「暴走」。就像小狗在睡著後腳會有節奏的抽動一樣,這些跳蛛似乎在「練習」他們清醒時的行為之一。

羅斯勒解釋說:「雖然跳蛛不會結網,但牠們會不斷在經過的地方設置小『絲錨』(silk anchors);走動時也一定會留下絲線,好確保自己在跳躍時有條如彈力繩般的備用安全繩。」

莫爾豪斯說,關於睡眠快速動眼期的一項主流理論是,這能讓動物磨練必備的生存技能。

「在跳蛛身上偶爾會出現一些情況,讓我只能用『牠們在作噩夢』來解釋。」羅斯勒説:「牠們會在平靜的懸吊、八腿整齊蜷縮的時候,突然同時伸直所有的腿,就好像在說『啊!』一樣。」

還有一些協調的動作發生在跳蛛停止伸展動作,並調整懸掛自己的絲線,或是清潔自己的時候。從這段時間缺乏視網膜快速運動來看,此時跳蛛似乎只是暫時醒來,調整一下讓自己更舒適後再回去睡。

睡了嗎?也許還做了夢?

羅斯勒強調,在跳蛛身上的非活動階段還沒有證實就是睡眠。還有幾件事需要釐清,包含證明此時跳蛛可以喚醒的程度較低,或是對於刺激的反應較慢,以及如果被剝奪睡眠的話會需要「反彈睡眠」(rebound sleep)。

羅斯勒表示:「〔 從外部觀察來看〕,跳蛛們似乎真的能夠區分什麼是『真正的干擾』和哪些不是。」

羅勒斯舉例,如果震動從植物或是絲線傳來,牠們會立即有反應;但如果是風吹,牠們就只會隨風搖擺,根本懶得理。

科學家相信所有的動物都會睡覺,只是形式可能五花八門,好比有些鳥類與海洋哺乳類每次只讓半顆大腦進入睡眠,而冬眠的動物則能夠一次睡上幾週或幾個月。雖然定義「作夢」這事更加艱難,但類似快速動眼期的休息階段確實代表著動物正在做「視覺夢」。

把握學習機會

其他研究跳蛛的科學家們都對羅斯勒的研究成果感到興奮不已。

麻薩諸塞大學阿默斯特分校研究跳蛛視覺的博士候選人艾力克斯.溫莎(Alex Winsor)説:「這點子實在是聰明,用相對簡單的方法就能得到這麼深刻的成果。」溫莎與他研究鑽研跳蛛數十年的導師貝斯.雅各布(Beth Jakob)表示,他們熱切希望能接洽上羅斯勒並展開後續相關研究。

雅各布說:「我們對於跳蛛在這種類似睡眠的狀態下,是否還會對視覺刺激有反應感興趣——畢竟牠們沒有眼瞼。」溫莎已經在著手研發一套用來監測跳蛛大腦活動的系統,好提出更多證據來佐證「跳蛛在做夢」這事。

溫莎說:「我用一條鎢絲電極,一根非常細的電線,放在頭部外側來監測電訊號。」該研究團隊還計劃將這套系統,與之前用來監測蜘蛛觀看微型電視時視網膜運動狀況的裝置結合起來。

本次研究選用的主角弓拱獵蛛(Evarcha arcuata)這類跳蛛,在整塊歐亞大陸上隨處可見。這些視力好到不行的跳蛛可說是蛛形綱裡面的怪胎。雖然跳蛛在晚上也會因為光線太暗導致能見度不足以獵捕動物而上床睡覺(還是絲織品呢),但其他科別的蜘蛛更像是隻「瞌睡蟲」,不論是白天或晚上都會有一小段、一小段不活動的時間,

非跳蛛類的蜘蛛視力一般比較差,主要仰賴蜘蛛網傳來的震動來感知周遭世界。因此,想要研究這些蜘蛛的睡眠型態可能是什麼樣子,也就需要更多的研究。

羅斯勒説:「也許牠們在作夢時會震動呢。」

蛛形綱大使

全世界有將近6000種跳蛛分佈南極洲以外的每一個大陸上,幾乎可以保證在你家後院或是街區就有一隻跳蛛。

羅斯勒表示,對於害怕蜘蛛的人來說,跳蛛簡直就是最佳的親善大使。牠們既有卡通人物般閃閃動人的超大眼睛,花紋的多樣性又極其豐富,更別提精心設計的求偶舞蹈了。在TikTok和Youtube上都有相當活躍的跳蛛愛好者社群,其中甚至有些成員還曾經有蜘蛛恐懼症呢。

跳蛛能做出戰略決策、未雨綢繆、算數,甚至還可能會做夢。莫爾豪斯説,透過認識跳蛛的認知能力,人們往往感到既意外又寬慰,這也讓人們對跳蛛不再陌生,並對牠們抱以尊重或同理。

羅斯勒說:「我的意思是,如果牠們會作夢,你能怎麼做?我們可不能拍扁一隻正在做夢的蜘蛛!」

 

延伸閱讀:用蛛網把自己「彈」出去抓獵物的蜘蛛,而且加速度超過火箭20倍 / 蜘蛛與其他「小野獸」尖牙利齒的祕方──重金屬

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