人类能冬眠吗?

2016-12-20 08:10:41  科学媒介中心
本文作者:杨岭楠 编译

人类能冬眠吗?

2016-12-20 08:10:41
作者:杨岭楠 编译
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自然界很多动物会定期进入一种休眠状态,它们把身体机能降到最低,然后以体内储存的脂肪作为能量来源。在阴冷的日子里,人类可能也会发挥想象,要是自己也能躲起来蛰伏,一直等到春暖花开的时节再出来活动,该是妙事一桩。那么,人类到底能否像动物一样冬眠呢?

 
如果可以,冬眠不但可以帮人类躲避寒冷的冬天,还可以应用于远距离太空飞行。从地球到最近的火星,运用当今科技手段,大概需要8个月。如果某天人类想造访另一个恒星系统,即使以光速行进,也要花数年的时间。而如果能进入一种长期休眠的状态,宇航员就不会感到旅途漫漫,无聊难继,还可以节省能源。
 
在欧洲宇航局(European Space Agency)的组织下,神经科学家组成了一支研究团队,研究人类冬眠的可能性和可行性。这仍然是个开放式的问题,但至少在理论上我们还不能排除它的可能性。
 
体温和新陈代谢
 
动物的休眠状态经过进化后,可以有效地弥补一年中食物匮乏而不能外出的空白阶段。从专业术语角度来说,这是一种有规律的新陈代谢减缓状态,它意味着供生物体存活的化学反应放慢速度,心率、呼吸和能量消耗都极大地减慢,体温也会降低。
 
不同动物的冬眠开始时间和持续时间的差异非常大,有的动物冬眠数月,而有的动物会连续数月每天冬眠几个小时。比如像老鼠和蜂鸟,如果它们需要节省能量,每天都可以进入休眠状态。而像刺猬和熊,通常可以在冬季维持较长时间的休眠状态,谓之冬眠。每年一些生物物种会定期进行休眠,即使外部条件稳定如常也要如此,这些动物被称之为“强制性休眠动物”。
 
既然哺乳动物,像熊,甚至灵长类动物,像马达加斯加倭狐猴,都可以冬眠,而人类体型和能量消耗并没有超过它们,理论上应该可以冬眠。同时,进化的过程并没有阻止人类冬眠,因为哺乳动物当中冬眠的群体相当广泛。
 人类能冬眠吗
 
刺猬开始冬眠
 
控制体温和新陈代谢的手段已经广泛应用于临床。在心脏手术中,这一手段可以保护组织免受损伤,比如中风后,血液流动减缓,而体温和新陈代谢的降低减少了细胞需要的氧气量,使细胞在氧气不足时也能存活。这种人工降温的过程与动物自发式的休眠相似,心率、呼吸和新陈代谢都会减慢。但区别在于,动物可以自发并且安全地进入休眠状态,而人类必须依靠药物才能使体温自动调节功能关闭,达到降低体温的目的。
 
目前,科学家还不清楚动物休眠模式的机制,比如如何开启,如何持续。虽然针对这个问题已经有大量的研究,但结论仍然很少。一种方式是动物机体自下而上发生变化,从单个细胞的变化开始引发休眠状态,而另一种方式是自上而下变化,可能也同时在起作用,即神经系统或激素开始作用,引发休眠信号。
 
大脑保护机制?
 
人类会遇到另外一个关键问题,休眠会对大脑产生什么影响。冬眠的动物一般会定期从休眠状态转到睡眠状态,持续几小时或几天,然后再回归冬眠状态。每天休眠的动物也会有这种行为,它们也会从休眠状态进入深度睡眠状态。
 
有的科学家表示,虽然人们认为冬眠就像长时间的睡眠,但休眠的动物其实是缺乏睡眠的,所以它们需要定期转到睡眠状态,弥补一下。从动物的脑电波模式中可以印证这一点。
 
 
宇宙休眠舱 
 
其中的原因可能与较低的新陈代谢、体温及大脑各区域的活动有关,这种可能主要关系到睡眠调节功能,但也有可能是因为如果大脑不通过睡眠进行修复,休眠会在某种程度上损害大脑。大脑对氧气缺乏极其敏感,因此当血液和营养供应降低时,大脑需要保护措施。
 
另外,休眠还会降低、重组大脑中的突触连接(synaptic connections),这些突触连接是大脑记忆的基础。针对蝙蝠等动物的研究表明,即使经历了数月的休眠,即使神经元处于几乎完全抑制的状态,动物的大部分记忆仍然得以保存,但只是部分记忆比较模糊,部分比较清晰,比如动物在休眠后仍然具备辨识近亲的能力。因此,如果人类想实现休眠,关键在于深入发掘记忆在长期休眠中如何得以保存的真相。
 
目前,科学家还不确定人类能否实现安全冬眠。研究潜在的机制能为实现安全冬眠带来一些新的认识。当前先进的技术、新型药物和遗传工具有望实现诱导睡眠,甚至操控睡眠。然而,要想完全了解人类如何实现安全休眠,研究人员还需要解剖关键的大脑回路,并确定调节人类睡眠功能的关键分子机制。

责任编辑:科普知识网

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