動物是如何冬眠的？科學家告訴你！

對齧齒類動物的研究揭示了所涉及的神經元。

一隻淡褐色睡鼠（Muscardinus avellanarius）在英國諾福克冬眠時的樣子。

《野生醫學：動物的超能力》是一部關於一些動物有非凡能力的紀錄片——從每年都能重新生長的鹿角，到連續幾個月冬眠而不會失去肌肉質量的動物，這是人類所不具備的能力。

2019年SCINEMA國際科學電影節條目上，探討了科學家如何試圖解決這些改編作品數量背後的謎團，以及瞭解它們有沒有可能有助於拯救人的生命。

例如，紅鹿在重新生長鹿角後如何補充肋骨中的鈣，我們能利用這些知識來改善骨質疏鬆症的治療嗎？或者，黑熊在冬眠期間如何獨立於體溫調節新陳代謝，我們對此的理解是否可以用於在緊急情況下為醫療專業人員提供更多的醫療護理時間？

冬眠本身就是一種令人難以置信的現象，那麼動物是如何做到的呢？事實證明，下丘腦的特定神經元會觸發齧齒類動物的冬眠狀態。

2020年發表在《自然》雜誌上的兩項研究獨立劃分了引發齧齒類動物冬眠狀態的大腦回路，這可能會對人類產生影響。

核心體溫受到非常嚴格

的

調節，在大約0。5攝氏度以內，大約37攝氏度，一些動物具有降低體溫和新陳代謝的顯著能力，以在惡劣的環境或食物短缺中生存。

儘管研究表明中樞神經系統參與其中，但這種狀態的確切機制一直難以捉摸。

美國哈佛醫學院的Sinisa Hrvatin表示：“他們對包括一些靈長類動物在內的許多哺乳動物的軀體和冬眠”的現象很著迷，許多哺乳動物可以大幅降低其新陳代謝率和體溫，並進入“休眠的狀態”。

“動物如何進入、調節和生存這些極端狀態是生物學的一個基本問題，對這種生物學的理解可以對醫學應用具有重要的意義”。

能量守恆狀態被稱為torpor或冬眠，這取決於它持續的時間，在此期間，動物可以將體溫降低5到10度甚至更多。

一些動物，如小鼠，可能會在短時間內將體溫降至每天30度，而其他動物，如熊，則進入長時間的季節性冬眠。

Hrvatin和Michael Greenberg實驗室的一個團隊在實驗室小鼠（Mus musculus）中探索了這一點，這些小鼠可以透過在

禁食

時將新陳代謝和體溫大幅降低20度來刺激性腫瘤。

使用最新的技術，刺激下丘腦的一組神經元，這些神經元在

自然性

發時被確定為活躍的，可以將小鼠推入這種狀態，即使在餓肚子的情況下。

然後，研究人員發現，它們可以透過阻止這些神經元的活動來防止轉發，從而確認它們在誘導休眠樣狀態方面的核心作用。

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動物如何進入、調節和生存這些極端狀態是生物學的一個基本問題。

筑波大學Tohru Takahasi首次撰寫的日本研究《橫跨太平洋》也將一組獨特的下丘腦神經元Q神經元與實驗室小鼠的torpor聯絡起來。

他們對這些小動物進行了基因工程，以便這些神經元可以透過化學物質或鐳射啟用，導致小鼠不動，體溫下降20多度。他們還減緩了心率、呼吸和新陳代謝，如在冬眠中觀察到的那樣。

狀態改變對小鼠的行為沒有不利影響，也沒有對組織或器官產生損害。

他們繼續在大鼠身上重複了實驗，大鼠通常不會進入發熱或冬眠的狀態，並表明啟用Q神經元仍然會誘發低代謝狀態。

哈佛醫學院的Clifford Saper和波士頓Beth Israel女執事醫療中心的Natalia Machado在一篇相關評論中寫道，這兩種研究的方法非常不同，相互加強。

這些實驗研究挑戰了之前的理論。

Sakurai及其同事認為，各種各樣的哺乳動物可能有這些腦回路，包括人類和其他哺乳類動物物種。

如果人類有類似的神經元，Saper和Machado推測，我們就可以控制發燒或誘導體溫過低，並在心臟病發作或中風等事件後減緩新陳代謝，以減少組織損傷。

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