在寒冷黑暗的日子裡,人們很容易想象在天氣回暖之前把自己關在裡面。許多動物正是透過進入一種被稱為冬眠的狀態來做到這一點,這種狀態將它們的身體功能降低到最低限度,並利用體內儲存的脂肪來獲取能量。人類會以同樣的方式冬眠嗎?
體溫和新陳代謝
刺蝟會進入長時間的冬眠,通常是在冬天。
在一年中某些動物不需要外出的時候,例如當食物短缺的時候,冬眠似乎已經進化到了。從技術上講,它指的是受管制的新陳代謝降低的狀態,意思是有機體體內維持生命的化學反應減慢。心率、呼吸和能量消耗都會急劇下降,體溫也會下降。
動物進入冬眠狀態的時間和持續時間變化很大,從一年中的幾個月到幾個月中每天幾個小時不等。一些動物,比如老鼠和蜂鳥,如果需要節約能源,每天都要進入昏睡狀態。其他人,比如刺蝟和熊,進入長時間的昏睡,通常是在冬天(這就是我們所說的冬眠)。那些每年都進入休眠狀態的物種,即使外面的條件穩定,也被稱為強制性冬眠者。
事實上,大型哺乳動物,如熊,甚至靈長類動物,如肥尾馬拉加西的矮狐猴可以冬眠,這意味著理論上人類並不太大,也不太需要能量來進入昏睡狀態。我們的進化起源也不阻止我們這樣做,因為冬眠動物已經被廣泛發現所有型別的哺乳動物。
控制低溫和新陳代謝已經在臨床實踐中廣泛使用,例如心臟手術期間並且當血流減少時,例如中風後,保護組織免受損傷。降低體溫和新陳代謝意味著細胞需要更少的氧氣,使它們能夠在氧氣無法輸送的情況下生存。人類的這種人工冷卻過程似乎類似於動物的自發麻木,因為它包括呼吸、心率和新陳代謝的減少。但關鍵的區別在於,動物似乎“知道”如何安全、自發地進入昏睡狀態。透過阻斷人體的自然體溫調節來降低體溫需要濫用藥物。
複製冬眠的困難之一是我們不知道動物是如何開始和維持這個過程的。許多研究致力於調查它,但迄今為止很少得到結論性的答案。一方面,麻木可能是以“自下而上”的方式觸發的,從身體各個細胞發生的變化開始在分子水平上。而是一種“自上而下”的方法神經系統或者激素也可能起作用。
如何安全、自發地進入昏睡狀態。透過阻斷人體的自然體溫調節來降低體溫需要濫用藥物。
保護大腦
人類冬眠的想法還有另一個關鍵問題,那就是它可能會對大腦造成什麼影響。動物冬眠者通常會在幾個小時或幾天內從昏睡中醒來,但通常會在此之前入睡返回休眠狀態同樣,動物從日常的麻木中醒來通常也進入深度睡眠。
這讓一些科學家認為,儘管我們傾向於認為冬眠就像長時間的睡眠,但昏睡實際上會造成睡眠不足的狀態,動物需要有規律地睡眠對此進行補償。我們可以從動物從昏睡中醒來時的腦波模式和它們被剝奪睡眠。
這可能是因為昏睡的低新陳代謝和體溫與那些大腦區域的活動有關,這些區域通常與睡眠調節。但這也可能是因為麻木改變了大腦,如果睡眠機制不能恢復,它可能會損害大腦。大腦對缺氧非常敏感,因此在血液和營養供應減少的時候需要得到保護。
麻木影響大腦的另一種方式是減少和重組作為我們記憶基礎的突觸連線。對蝙蝠等動物的研究表明大多數記憶甚至在數月後的幾乎完全的神經元抑制狀態下仍然保留。但是有些記憶似乎比其他記憶得到了更好的照顧,比如記得近親嗎。因此,如果我們想誘導人類冬眠,進一步研究記憶如何在長時間的昏睡中保持是至關重要的。
雖然我們仍然不確定人類長時間安全冬眠是否可能,但研究潛在的機制可能會為這成為現實提供新的見解。最近的技術進步和新的藥理學和遺傳學工具已經顯示出巨大的潛力誘導或操縱睡眠。
在寒冷黑暗的日子裡,人們很容易想象在天氣回暖之前把自己關在裡面。許多動物正是透過進入一種被稱為冬眠的狀態來做到這一點,這種狀態將它們的身體功能降低到最低限度,並利用體內儲存的脂肪來獲取能量。人類會以同樣的方式冬眠嗎?
體溫和新陳代謝
刺蝟會進入長時間的冬眠,通常是在冬天。
在一年中某些動物不需要外出的時候,例如當食物短缺的時候,冬眠似乎已經進化到了。從技術上講,它指的是受管制的新陳代謝降低的狀態,意思是有機體體內維持生命的化學反應減慢。心率、呼吸和能量消耗都會急劇下降,體溫也會下降。
動物進入冬眠狀態的時間和持續時間變化很大,從一年中的幾個月到幾個月中每天幾個小時不等。一些動物,比如老鼠和蜂鳥,如果需要節約能源,每天都要進入昏睡狀態。其他人,比如刺蝟和熊,進入長時間的昏睡,通常是在冬天(這就是我們所說的冬眠)。那些每年都進入休眠狀態的物種,即使外面的條件穩定,也被稱為強制性冬眠者。
事實上,大型哺乳動物,如熊,甚至靈長類動物,如肥尾馬拉加西的矮狐猴可以冬眠,這意味著理論上人類並不太大,也不太需要能量來進入昏睡狀態。我們的進化起源也不阻止我們這樣做,因為冬眠動物已經被廣泛發現所有型別的哺乳動物。
控制低溫和新陳代謝已經在臨床實踐中廣泛使用,例如心臟手術期間並且當血流減少時,例如中風後,保護組織免受損傷。降低體溫和新陳代謝意味著細胞需要更少的氧氣,使它們能夠在氧氣無法輸送的情況下生存。人類的這種人工冷卻過程似乎類似於動物的自發麻木,因為它包括呼吸、心率和新陳代謝的減少。但關鍵的區別在於,動物似乎“知道”如何安全、自發地進入昏睡狀態。透過阻斷人體的自然體溫調節來降低體溫需要濫用藥物。
複製冬眠的困難之一是我們不知道動物是如何開始和維持這個過程的。許多研究致力於調查它,但迄今為止很少得到結論性的答案。一方面,麻木可能是以“自下而上”的方式觸發的,從身體各個細胞發生的變化開始在分子水平上。而是一種“自上而下”的方法神經系統或者激素也可能起作用。
如何安全、自發地進入昏睡狀態。透過阻斷人體的自然體溫調節來降低體溫需要濫用藥物。
保護大腦
人類冬眠的想法還有另一個關鍵問題,那就是它可能會對大腦造成什麼影響。動物冬眠者通常會在幾個小時或幾天內從昏睡中醒來,但通常會在此之前入睡返回休眠狀態同樣,動物從日常的麻木中醒來通常也進入深度睡眠。
這讓一些科學家認為,儘管我們傾向於認為冬眠就像長時間的睡眠,但昏睡實際上會造成睡眠不足的狀態,動物需要有規律地睡眠對此進行補償。我們可以從動物從昏睡中醒來時的腦波模式和它們被剝奪睡眠。
這可能是因為昏睡的低新陳代謝和體溫與那些大腦區域的活動有關,這些區域通常與睡眠調節。但這也可能是因為麻木改變了大腦,如果睡眠機制不能恢復,它可能會損害大腦。大腦對缺氧非常敏感,因此在血液和營養供應減少的時候需要得到保護。
麻木影響大腦的另一種方式是減少和重組作為我們記憶基礎的突觸連線。對蝙蝠等動物的研究表明大多數記憶甚至在數月後的幾乎完全的神經元抑制狀態下仍然保留。但是有些記憶似乎比其他記憶得到了更好的照顧,比如記得近親嗎。因此,如果我們想誘導人類冬眠,進一步研究記憶如何在長時間的昏睡中保持是至關重要的。
雖然我們仍然不確定人類長時間安全冬眠是否可能,但研究潛在的機制可能會為這成為現實提供新的見解。最近的技術進步和新的藥理學和遺傳學工具已經顯示出巨大的潛力誘導或操縱睡眠。