动物是如何冬眠的？
对啮齿类动物的研究揭示了所涉及的神经元 。
一只淡褐色睡鼠（Muscardinus avellanarius）在冬眠时的样子 。 来源：盖蒂图片社
《野生医学：动物的超能力》是一部关于一些动物有非凡能力的纪录片——从每年都能重新生长的鹿角 ， 到连续几个月冬眠而不会失去肌肉质量的动物 ， 这是人类所不具备的能力 。
2019年SCINEMA国际科学电影节条目上 ， 探讨了科学家如何试图解决这些改编作品数量背后的谜团 ， 以及了解它们有没有可能有助于拯救人的生命 。
例如 ， 红鹿在重新生长鹿角后如何补充肋骨中的钙 ， 我们能利用这些知识来改善骨质疏松症的治疗吗？或者 ， 黑熊在冬眠期间如何独立于体温调节新陈代谢 ， 我们对此的理解是否可以用于在紧急情况下为医疗专业人员提供更多的医疗护理时间？
冬眠本身就是一种令人难以置信的现象 ， 那么动物是如何做到的呢？事实证明 ， 下丘脑的特定神经元会触发啮齿类动物的冬眠状态 。
2020年发表在《自然》杂志上的两项研究独立划分了引发啮齿类动物冬眠状态的大脑回路 ， 这可能会对人类产生影响 。
核心体温受到非常严格的调节 ， 在大约0.5摄氏度以内 ， 大约37摄氏度 ， 一些动物具有降低体温和新陈代谢的显著能力 ， 以在恶劣的环境或食物短缺中生存 。
尽管研究表明中枢神经系统参与其中 ， 但这种状态的确切机制一直难以捉摸 。
美国哈佛医学院的Sinisa Hrvatin表示：“他们对包括一些灵长类动物在内的许多哺乳动物的躯体和冬眠”的现象很着迷 ， 许多哺乳动物可以大幅降低其新陈代谢率和体温 ， 并进入“休眠的状态” 。
“动物如何进入、调节和生存这些极端状态是生物学的一个基本问题 ， 对这种生物学的理解可以对医学应用具有重要的意义” 。
能量守恒状态被称为torpor或冬眠 ， 这取决于它持续的时间 ， 在此期间 ， 动物可以将体温降低5到10度甚至更多 。
一些动物 ， 如小鼠 ， 可能会在短时间内将体温降至每天30度 ， 而其他动物 ， 如熊 ， 则进入长时间的季节性冬眠 。
Hrvatin和Michael Greenberg实验室的一个团队在实验室小鼠（Mus musculus）中探索了这一点 ， 这些小鼠可以通过在禁食时将新陈代谢和体温大幅降低20度来刺激性肿瘤 。
使用最新的技术 ， 刺激下丘脑的一组神经元 ， 这些神经元在自然性发时被确定为活跃的 ， 可以将小鼠推入这种状态 ， 即使在饿肚子的情况下 。
然后 ， 研究人员发现 ， 它们可以通过阻止这些神经元的活动来防止转发 ， 从而确认它们在诱导休眠样状态方面的核心作用 。
动物如何进入、调节和生存这些极端状态是生物学的一个基本问题 。
筑波大学Tohru Takahasi首次撰写的日本研究《横跨太平洋》也将一组独特的下丘脑神经元Q神经元与实验室小鼠的torpor联系起来 。
他们对这些小动物进行了基因工程 ， 以便这些神经元可以通过化学物质或激光激活 ， 导致小鼠不动 ， 体温下降20多度 。 他们还减缓了心率、呼吸和新陈代谢 ， 如在冬眠中观察到的那样 。
状态改变对小鼠的行为没有不利影响 ， 也没有对组织或器官产生损害 。
他们继续在大鼠身上重复了实验 ， 大鼠通常不会进入发热或冬眠的状态 ， 并表明激活Q神经元仍然会诱发低代谢状态 。
【动物是如何冬眠的？科学家告诉你！】哈佛医学院的Clifford Saper和波士顿Beth Israel女执事医疗中心的Natalia Machado在一篇相关评论中写道 ， 这两种研究的方法非常不同 ， 相互加强 。
这些实验研究挑战了之前的理论 。
Sakurai及其同事认为 ， 各种各样的哺乳动物可能有这些脑回路 ， 包括人类和其他哺乳类动物物种 。
如果人类有类似的神经元 ， Saper和Machado推测 ， 我们就可以控制发烧或诱导体温过低 ， 并在心脏病发作或中风等事件后减缓新陈代谢 ， 以减少组织损伤 。
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