Vildt! Hvaler styrer pulsen ved tankens kraft
To fynske marsvin har vist forskerne, at hvalers evne til at holde vejret under vand skyldes en unik evne til at styre hjerterytmen. Et svar, der har været næsten 80 år undervejs.
marsvin kan styre pulsen bevidst

Hvaler kan styre pulsen bevidst, viser dansk studie med de to fynske marsvin Freja og Sif. (Foto: Marie-Anne Blanchet, fjordbaelt.dk)

Undervandshøjtaleren bipper, og straks dykker marsvinet Freja ned på 1 meters dybde i sit bassin, hvor hun bliver i de næste 20 sekunder.

På hendes hoved sidder et gult apparat klæbet fast med sugekopper. Det måler hendes hjerterytme og adfærd under hele dykket.

Ved at gentage det scenarie 100 gange har danske forskere fra Aarhus Universitet fundet ud af, præcis hvad der sker i de små hvalers indre, når de dykker: De sænker deres puls med tankens kraft.

Det fortæller hovedforfatteren på et nyt studie, der netop er udgivet i det videnskabelige tidsskrift Current Biology, Siri Elmegaard fra Aarhus Universitet. Studiet udgør hendes speciale.

Hvalforsker: En meget vigtig og unik opdagelse

Det nye studie begejstrer den danske hvalforsker Morten Tange Olsen, der er adjunkt på Statens Naturhistoriske Museum. Han har læst studiet, men ikke deltaget i det videnskabelige arbejde.

»Jeg synes, det her er kæmpestort. Aldrig før har man kunnet bevise, at hvalerne kan styre deres hjerterytme bevidst, så studiet her helt unikt,« siger han.   

Se hvordan forskerne og hvaltrænerne gjorde i videoen herunder:

Med udsigt til en belønning af friske sardiner lader marsvinet Freja sig påklæbe elektroder og målere, der afslører, hvad der sker i hendes indre, når hun dykker (Video: Siri Elmegaard) 

Tankestyring af hjertet vidner om evolutionens styrke

Den fulde kontrol over hjerterytmen tillader hvalerne at spare på ilten. Det giver en stor fordel, når de skal jage og er derfor nødvendig for hvalernes overlevelse, fortæller Siri Elmegaard.  

»Det giver dem en kæmpe fordel, fordi de kan dykke i længere tid og derfor fange mere mad, når de forvalter ilten effektivt. På lange dyk sænker de pulsen og dermed iltforbruget, og på de kortere dyk sænker de pulsen mindre,« fortæller Siri Elmegaard.  

Det er smart, for hvis marsvinene hele tiden nedjusterede deres puls maksimalt, ville deres krop hurtigt blive udmattet. Derfor er det vigtigt for hvalerne at kunne forudsige, hvor meget det er hensigtsmæssigt at sænke pulsen, afhængigt af dykkets varighed.  

Den tilpasning gør deres behov for at hvile ved overfladen og få ny ilt til cellerne mindre, og dermed kan marsvinene bruge mere af deres tid på at jage.

Den evne imponerer i den grad Siri Elmegaards specialevejleder Peter Madsen, der er professor i zoofysiologi ved Aarhus Universitet:

»Det vidner om, hvor forskelligartet og fantastisk dyreverdenen er - når der er et behov for en evne, så udvikles den gennem naturlig selektion. Det er fascinerende, at en hval har kontrol over noget, som vi mennesker ikke har. Vi kan påvirke pulsen - de kan styre den,« siger han.

Toptrænede fynske hvaler var nøglen

Jagten på hemmeligheden bag hvalernes dykkerteknik har faktisk stået på siden 1930’erne, fortæller Siri Elmegaard.

Dengang begyndte verdens hvalforskere at brygge på en teori omkring, at hvalerne måtte kunne styre deres hjerterytme bevidst under dyk, men fordi de store dyr er exceptionelt svære at studere, har man ikke kunnet bevise det før nu.

»Hvaler flytter rundt konstant og kommer sjældent tilbage til præcis det samme sted. Samtidig er vilde hvaler følsomme over for håndtering, således at 1930’ernes forsøg i laboratorier sommetider endte med døde hvaler i stedet for svar,« forklarer hun.

marsvin dykning puls

Ved hjælp af de to marsvin og deres trænere blev det endelig muligt at undersøge hvalernes dykkerteknikker. (Foto: Antje Hempelmann)

Derfor kunne hun ikke have lavet forsøget uden de to helt særlige marsvin, Freja og Sif, og deres trænere fra Fjord & Bælt Center i Kerteminde, fortæller hun. Freja og Sif er nemlig vant til mennesker uden at være decideret tamme og fungerer derfor som de perfekte modeldyr.  

»Det er meget sjældent at have adgang til trænede marsvin som Freja og Sif. De lever tilnærmelsesvist som vilde marsvin, men er stadig vant til mennesker og kan udføre kommandoer, hvilket giver en unik mulighed for at måle på hjerterytmen uden at påvirke resultaterne,« forklarer hun.

Pulsen reguleres efter dykkets varighed

Marsvinenes puls er således blevet målt på henholdsvis korte og lange dykkerture på en meters dybde. På den måde kunne forskerne se, at der var forskel på marsvinenes hjerterytme, alt efter hvor langt et dyk de skulle udføre, fortæller Siri Elmegaard.

Hør i videoen herunder, hvordan marsvinets puls sænkes markant, når den dykker:

Når marsvinet dykker, sænker den sin puls, alt efter hvor længe den regner med at være under vandet. Når den stiger op til overfladen, stiger pulsen igen. (Video: Marine Bioacoustics Lab, Aarhus Universitet) 

»Netop derfor var det vigtigt at bruge trænede dyr. Både vi og marsvinene var nødt til at vide på forhånd, om de skulle til at dykke et længerevarende eller et kort dyk, så vi kunne måle, om de bevidst ændrede hjerterytmen, alt efter dykkets længde,« forklarer hun.

Og det viste forsøgene tydeligt, at de gjorde. Forskerne kunne ud fra pulsmålingerne se, at hvalerne tog en bevidst beslutning om at sænke hjerterytmen mindre på de kortvarige dyk.

»Inden dykket fik de et lydsignal, der fortalte dem, om de nu skulle tage det korte eller lange dyk. Der kunne vi hurtigt se, at pulsen ikke sænkede sig lige så meget på de korte dyk som ved et langt dyk,« fortæller Siri Elmegaard.

»Hallo, har de glemt mig hernede?«

Fem måneder tog det marsvinetrænerne på Fjord og Bælt at lære minihvalerne Sif og Freja at mestre de to forskellige dyk.

Herefter tog indsamlingen af data yderligere fem måneder. Marsvinene var nemlig ikke altid ovenud begejstrede for at deltage i projektet, viste det sig.   

»Det var en stor udfordring at få dem til at blive dernede længe nok. Selvom de sagtens kan dykke meget længere end de 80 sekunder, som det lange dyk tog, er de ikke vant til det under træningen. Nogle gange så det ud som om, de tænkte: ’Det kan ikke passe det her, har de glemt mig hernede eller hvad’, og så afbrød de dykket,« fortæller Siri Elmegaard.

marsvin hvaler dykning puls

Marsvinet står stille i vandet på en meters dybde, som det har lært. Træningen tog fem måneder, og marsvinene syntes ikke altid, at det var lige spændende. (Foto: Siri Elmegaard) 

Udfordring at bygge pulsmåleren

Derudover var det en stor udfordring at bygge et apparat, der kunne sidde fast på marsvinene, fortæller professor Peter Madsen.

»Pulsmåleren skulle sidde fast på en svømmende hval, og det er ikke noget, man lige slår op i en bog. Vi måtte støbe mange forskellige sugekopper, før det virkede, så vi har utroligt mange optagelser af ingenting,« siger han.
 

Generelt er Peter Madsen derfor yderst tilfreds med Siri Elmegaards vedholdende arbejde med hvalerne, som, han mener, er imponerende at nå inden for det år, der var sat af til specialet.

»Det er meget sjældent, at specialer lykkes med så fine resultater, der oven i købet kommer i et anerkendt tidsskrift som Current Biology, så jeg er meget stolt af Siri og hendes flotte arbejde,« siger han.
 

Selv ville Siri Elmegaard gerne have haft mulighed for at måle på endnu flere marsvin, selvom hun forklarer, at det simpelthen ikke er muligt.

»Det ville have været dejligt at have flere dyr. To er jo ikke mange, men samtidig viser målingerne, at de har samme kontrol over pulsen, så jeg er ikke i tvivl om resultaterne,« siger hun.
 

Sådan er forholdene tit inden for havpattedyrforskning, fortæller hun. Man må tage til takke med, hvad man har. Det er adjunkt Morten Tange Olsen er enig i:

»Selvom resultaterne kun er baseret på to dyr, så har de jo lavet mange forsøg på dem. Og det skulle da være meget mærkeligt, hvis resultaterne så ikke også gælder for andre hvaler,« siger han.
 

Netop det forhold vil Siri Elmegaard gerne studere nærmere, fortæller hun.

»Vi regner med, at alle hvaler har denne her evne, men vi vil meget gerne afprøve det. For eksempel på øresvin, hvilke der også findes trænede individer af.«
 

Hvalstrandinger kan skyldes pulsforstyrrelser

Bekræftelsen af, at hvalerne bevidst styrer pulsen, når de dykker, kan andet end at være fascinerende, fortæller samtlige tre forskere.

Det kan nemlig hjælpe til at få en bedre forståelse af, hvordan vi mennesker muligvis forstyrrer denne livsvigtige proces i en uheldig retning.

»Det kan give en potentiel forklaring på, hvorfor hvalerne indimellem strander,« siger professor Peter Madsen.
hval strandet fordi dens dykkerpuls blev forstyrret?

Muligvis skyldes opskylninger af døde hvaler, at skibenes sonar fortyrrer hvalerne i at kontrollere dykkerpulsen. Det kan lede til dykkersyge og død. (Foto: shutterstock.com)  

 

»Hvis hvalerne for eksempel bliver bange for en sonar på et skib under dykket, så ryger deres fokus væk fra dykkerpulsen. Det kan have fatale konsekvenser nede på dybt vand, fordi de kommer til at forvalte kroppens ilt og kvælstof forkert,« forklarer han.

Hvalerne kan for eksempel muligvis risikere at dø af dykkersyge, hvis de bliver forstyrret, fortæller han, fordi dybderne skaber farlige niveauer af nitrogen i blodet, hvilket deres lavere dykkerpuls normalt ville holde i balance ved ikke at sende for meget blod til lungerne.
 

Derfor er det vigtigt at undersøge, hvordan menneskelige aktiviteter påvirker hvalernes dykkerteknikker, mener Siri Elmegaard. Det bliver formentlig hendes næste projekt, siger hun.