Por primera vez, científicos han registrado la actividad cerebral en un mamífero marino salvaje, revelando los hábitos de sueño de los elefantes marinos durante los meses que pasan en el mar. Los nuevos hallazgos, publicados en Science, muestran que si bien los elefantes marinos pueden pasar 10 horas al día durmiendo en la playa durante la temporada de reproducción, duermen en promedio solo 2 horas por día cuando están en el mar en viajes de alimentación de meses. Duermen durante unos 10 minutos a la vez en el curso de inmersiones profundas de 30 minutos, a menudo descendiendo en espiral mientras duermen profundamente y, a veces, yacen inmóviles en el fondo marino.

La primera autora, Jessica Kendall-Bar, dirigió el estudio como estudiante de posgrado de UC Santa Cruz y trabajó con Daniel Costa y Terrie Williams, ambos profesores de ecología y biología evolutiva en UCSC. "Durante años, una de las preguntas centrales sobre los elefantes marinos ha sido cuándo duermen", dijo en un comunicado el autor de la investigación y profesro Daniel Costa, quien dirige el Instituto de Ciencias Marinas de la UCSC (Universidad de California Santa Cruz).

El laboratorio de Costa ha liderado el programa de investigación de elefantes marinos de la UCSC en la Reserva Año Nuevo durante más de 25 años, utilizando etiquetas cada vez más sofisticadas para rastrear los movimientos y el comportamiento de buceo de las focas durante sus migraciones de alimentación, cuando se dirigen al Océano Pacífico Norte durante tanto tiempo como ocho meses.

"Los registros de buceo muestran que se sumergen constantemente, por lo que pensamos que deben estar durmiendo durante lo que llamamos inmersiones a la deriva, cuando dejan de nadar y se hunden lentamente, pero realmente no lo sabíamos", dijo Costa. "Ahora finalmente podemos decir que definitivamente están durmiendo durante esas inmersiones, y también descubrimos que no duermen mucho en general en comparación con otros mamíferos".

De hecho, durante sus meses en el mar, los elefantes marinos compiten con el récord de menos sueño entre todos los mamíferos, actualmente en manos de los elefantes africanos, que parecen dormir solo dos horas por día según sus patrones de movimiento.

"Los elefantes marinos son inusuales porque cambian entre dormir mucho cuando están en tierra, más de 10 horas al día, y dos horas o menos cuando están en el mar", dijo la autora principal, Jessica Kendall-Bar, actualmente becaria postdoctoral en la Institución Scripps de Oceanografía de UC San Diego.

Los elefantes marinos son más vulnerables a los depredadores como los tiburones y las orcas cuando están en la superficie en mar abierto, por lo que solo pasan uno o dos minutos respirando en la superficie entre inmersiones. "Son capaces de contener la respiración durante mucho tiempo, por lo que pueden entrar en un sueño profundo en estas inmersiones muy por debajo de la superficie donde es seguro", dijo Kendall-Bar.

Kendall-Bar desarrolló un sistema que puede registrar de manera confiable la actividad cerebral (como un electroencefalograma o EEG) en elefantes marinos salvajes durante su comportamiento normal de buceo en el mar. Con un casco de neopreno para asegurar los sensores EEG y un pequeño registrador de datos para registrar las señales, el sistema se puede recuperar cuando los animales regresan a la playa en Año Nuevo.

"Usamos los mismos sensores que usaría para un estudio del sueño humano en una clínica del sueño y un adhesivo flexible y removible para sujetar la gorra para que el agua no pudiera entrar e interrumpir las señales", dijo Kendall-Bar.

Además del sistema EEG, las focas llevaban registradores de profundidad de tiempo, acelerómetros y otros instrumentos que permitieron a los investigadores rastrear los movimientos de las focas junto con la actividad cerebral correspondiente. Las grabaciones muestran a las focas buceando entrando en la etapa de sueño profundo conocida como sueño de ondas lentas mientras mantienen un deslizamiento controlado hacia abajo, luego pasan al sueño de movimiento ocular rápido (REM), cuando la parálisis del sueño hace que se pongan boca abajo y se desplacen hacia abajo en una "espiral del sueño".

"Entran en un sueño de ondas lentas y mantienen su postura corporal durante varios minutos antes de pasar al sueño REM, cuando pierden el control postural y se ponen boca abajo", dijo Kendall-Bar.

En las profundidades a las que esto sucede, las focas suelen tener una flotabilidad negativa y continúan cayendo pasivamente en una espiral de sacacorchos "como una hoja que cae", dijo el coautor y profesro de Ecología Terrie Williams. En aguas menos profundas sobre la plataforma continental, los elefantes marinos a veces duermen mientras descansan en el lecho marino.

"No parece posible que realmente entren en el sueño REM paralítico durante una inmersión, pero nos dice algo sobre los procesos de toma de decisiones de estas focas para ver en qué parte de la columna de agua se sienten lo suficientemente seguras como para dormir", dijo Williams, quien dirige el Laboratorio de Neurofisiología Comparada en la UCSC.