Die erste Studie, die jemals das Schlafverhalten einer Gruppe von Primaten in freier Wildbahn untersucht hat, stellt einen zentralen Grundsatz der Schlafforschung in Frage: dass wir „verlorenen“ Schlaf nachholen müssen. Selbst wenn sie schlecht geschlafen hatten, setzten Paviane ihre Priorität nicht auf das Nachholen von Schlaf. Stattdessen verbrachten sie ihre nächtliche Zeit eher damit, den Kontakt zu Gruppenmitgliedern zu suchen oder nach Raubtieren Ausschau zu halten.

Das Forschungsteam, bestehend aus WissenschaftlerInnen des Max-Planck-Instituts für Verhaltensbiologie, des Exzellenzclusters „Centre for the Advanced Study of Collective Behaviour“ (CASCB) der Universität Konstanz und der University of California, Davis (USA), setzte für seine Untersuchungen nicht-invasive Technologien ein, um bei einer Gruppe von Pavianen die Schlafaktivitäten von 26 Tieren gleichzeitig zu überwachen. Die Ergebnisse enthüllen die konkurrierenden Prioritäten, die den Ausgleich des Schlafhaushalts – die Schlafhomöostase – bei freilebenden Primatengruppen unterdrücken. Sie legen nahe, dass der Mensch bereits im Laufe seiner Evolutionsgeschichte mit Schlafmangel umgehen musste.

Studien über den Schlaf haben gezeigt, dass Tiere verschiedenster Arten, von der Honigbiene bis zum Menschen, einen Teil des Tages zur Erholung nutzen. Mit wenigen Ausnahmen haben jedoch alle bisherigen Schlafstudien eines gemeinsam: Sie wurden an Labortieren durchgeführt. Im Labor zeigten die Tiere dabei ein Phänomen, das als Schlafhomöostase bekannt ist: ein Tier mit einer angesammelten Schlafschuld wird später länger oder tiefer als gewöhnlich schlafen. Die Schlafhomöostase gilt seit langem als ein Schlüsselkonzept unseres Verständnisses von Schlaf.

Ökologische und soziale Zwänge halten die Tiere wach
Die nun in eLife veröffentlichte Studie zeigt jedoch, dass Tiere in freier Wildbahn einer Reihe von ökologischen und sozialen Zwängen ausgesetzt sind, die die Schlafhomöostase stören können. Konkret opferten Paviane ihren Schlaf, um in neuen Umgebungen wach und in der Nähe ihrer Gruppenmitglieder zu bleiben, unabhängig davon, wie viel sie in der vorangegangenen Nacht geschlafen oder wie sehr sie sich am Tag zuvor verausgabt hatten.

Geleitet wurde die Studie von dem Doktoranden Carter Loftus von der University of California, Davis (USA).

Die konkurrierenden Prioritäten, die dazu führen, dass Menschen ein Schlafdefizit aufbauen, mögen auf den ersten Blick Alleinstellungsmerkmal einer modernen, industrialisierten Gesellschaft wie der unseren sein. Unsere Forschungsergebnisse zeigen jedoch, dass auch nicht-menschliche Primaten ihren Schlaf opfern, um anderen Aktivitäten nachzugehen, selbst wenn es ungesund sein mag. Die Abwägung zwischen Schlaf und anderen dringenden aber zeitfressenden Aufgaben ist also eine, die wir wahrscheinlich während unserer gesamten Evolution treffen mussten.

Carter Loftus, University of California, Davis (USA)

„Paviane sind nachts in hohem Maße durch nachtaktive Raubtiere gefährdet, und ihre evolutionäre Fitness hängt von der Aufrechterhaltung starker sozialer Bindungen ab. Auf Schlaf zu verzichten, um die Wachsamkeit in neuen und potentiell gefährlichen Umgebungen aufrechtzuerhalten und während der Nacht in der Nähe von Gruppenmitgliedern zu bleiben, könnte daher eine essentielle Anpassung darstellen“, ergänzt Carter Loftus.

Um festzustellen, wann die Tiere schliefen und wann sie wach waren, sammelte das Forschungsteam hochauflösende Bewegungsdaten von GPS-Trackern und Beschleunigungssensoren, mit denen fast alle Paviane der beobachteten Gruppe ausgestattet waren. Mit diesem innovativen Untersuchungsansatz zum kollektiven Schlafverhalten brachten die Forschenden die bisher unbekannten sozialen Kosten und Nutzeneffekte ans Licht, die mit dem Schlaf in Tiergemeinschaften verbunden sind. Paviane schliefen kürzer und mit häufigeren Unterbrechungen, wenn sie die Nacht in der Nähe von mehreren Gruppenmitgliedern verbrachten. Dabei synchronisierten sie jedoch auch ihre nächtlichen Wachzeiten mit denen der sie umgebenden Artgenossen. Dies deutet darauf hin, dass die Paviane während der Wachzeiten miteinander interagierten und so ihre sozialen Bindungen über Nacht stärkten.

© Mike Costelloe, Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie

Um nicht-invasiv das Schlafverhalten einer Gruppe freilebender Paviane zu erfassen, wurden Beschleunigungssensoren eingesetzt.

Meg Crofoot, Direktorin der Abteilung für Ökologie der Tiergesellschaften am Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie und Professorin am Fachbereich Biologie der Universität Konstanz, ist die Arbeitsgruppenleiterin dieser Studie. Sie war die erste, die GPS-Tracking- und Beschleunigungssensoren zur Untersuchung des Sozialverhaltens von Primatengesellschaften einsetzte.

„Wir haben entdeckt, dass Schlaf bei Paviangruppen ein kollektives Verhalten ist. Die Gruppenmitglieder waren in ihren nächtlichen Wachphasen hochgradig koordiniert, was wiederum zu einem kürzeren Schlaf mit häufigeren Unterbrechungen führte. Unsere Ergebnisse zeigen, dass diese sehr geselligen Tiere ihr physiologisches Schlafbedürfnis gegen den sozialen Druck des Gruppenlebens abwägen“, erklärt Meg Crofoot.

Feldarbeit in Kenia
Im Mpala-Forschungszentrum in Kenia stattete das Team insgesamt 26 freilebende Paviane mit Halsbändern aus, die jeweils sowohl einen GPS-Tracker als auch einen Beschleunigungssensor beinhalteten. Im Gegensatz zu den etablierten Methoden der Schlafforschung, bei denen bei den Versuchstieren in der Regel Elektroden implantiert werden, um die Hirnaktivität mittels Elektroenzephalographie zu messen, stellt die in der vorliegenden Studie verwendete Technik eine nicht-invasive Alternative dar, mit der die Schlaf- und Wachphasen von Tieren in freier Wildbahn ermittelt werden können.

Die GPS-Tracker lieferten dabei Informationen darüber, wo sich die Tiere aufhielten. Dies ermöglichte den WissenschaftlerInnen die Beantwortung von Fragen wie: Wie weit sind die Tiere während des Tages gewandert? An welchem Schlafplatz haben sie geschlafen und in der Nähe welcher Gruppenmitglieder? Die Beschleunigungsmesser, die mit der Technologie von Smartwatches oder Fitnessarmbändern vergleichbar sind, lieferten zusätzlich hochauflösende Informationen über die Körperbewegungen der Tiere. Mit Hilfe eines Algorithmus, der aus Schlafstudien mit Menschen übernommen wurde, konnten die Forschenden über die Beschleunigungsdaten feststellen, wann die Paviane schliefen und wann sie wach waren. Die Zuverlässigkeit dieser Messmethode und damit der Messergebnisse wurde anschließend anhand von Wärmebildaufnahmen von schlafenden Pavianen überprüft und bestätigt.

© Carter Loftus, Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie

Wärmebildaufnahme von Pavianen in ihrem natürlichen Lebensraum.

Diese Studie eröffnet aufregende neue Möglichkeiten zur wissenschaftlichen Untersuchung von Schlafdynamiken.

Meg Crofoot

„Die auf Beschleunigungsmessungen basierende Methode kann einfach und kostengünstig in Studien integriert werden, bei denen die Position von Tieren in ihrem natürlichen Lebensraum nachverfolgt wird. Dadurch könnten wir unser Wissen über das Schlafverhalten einer ganzen Reihe von Tierarten erheblich erweitern. Außerdem kann die Technik auf viele Individuen gleichzeitig angewandt werden, was uns helfen wird zu verstehen, wie das Schlafen in Gruppen die Strukturen von Tiergesellschaften prägt.“

Studie: Ecological and social pressures interfere with homeostatic sleep regulation in the wild

https://elifesciences.org/articles/73695