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鼠狐猴休眠机制或可助人类进入冬眠状态(图)

发布时间:2019-10-09 13:52:06

新浪科技讯 北京时间9月11日消息,据近日杜克大学的一项研究称,对肥尾鼠狐猴(学名:Cheirogaleus medius)休眠机制的研究,或许将有助于人类未来进行远距离太空探索,或者治疗心脏病、中风、头部外伤等造成的身体损伤。

肥尾鼠狐猴是人类发现的第一种会进行休眠的灵长类动物,生活在马达加斯加。它们为夜行性动物,体型很小,甚至能装入衣服口袋中。一个德国研究团队在2004年发现,肥尾鼠狐猴是与人类亲缘关系最近的,能进行长时间休眠的动物。

这一发现引起了杜克大学研究人员的关注,这所大学刚好拥有一个狐猴研究中心和一个睡眠实验室。研究人员很快发现另外两种马达加斯加狐猴也能够休眠。杜克大学医学院睡眠实验室主任安德鲁·D·克里斯塔尔(Andrew D. Krystal)博士对此非常感兴趣,他与狐猴研究中心的一位主管进行了交流,提出了这样的问题:肥尾鼠狐猴是如何将新陈代谢的速度减慢下来,进入昏睡的状态?它们的脑电波是什么样子?它们睡觉吗?他们合作对这些问题进行了研究。

以往的研究显示,睡眠对保持身体新陈代谢的活力十分关键,慢性的睡眠剥夺能够改变食物摄取方式,引起体重增加,导致对胰岛素的敏感性并影响荷尔蒙水平。肥尾鼠狐猴是否会因为休眠而不需要那么多的睡眠呢?这能否回答有关人体生理学的问题?

安德鲁·D·克里斯塔尔博士还是一名精神科医师,他说:“肥尾鼠狐猴是在基因上最接近人类的会休眠的动物,因此它最有可能为我们提供有价值的信息,理解人体被诱导进入休眠状态的潜力等问题。”

“如果我们想要前往宇宙深处进行探索,路程要花费100年,那我们如何才能办到?”克里斯塔尔说,“我们或许可以诱导一段休眠期,让人在很长一段时间内不需要使用太多的生理功能,当到达目的地的时候再苏醒过来。”

从更加实用的角度上,休眠状态也可以帮助心脏病等疾病的医疗修复。“如果能降低细胞对氧气的需求,我们就可以深入患病部位,打通堵塞,而不会对心脏造成大的损伤,”克里斯塔尔说,“同样的原理也可以应用在中风或其他身体部位的外伤上,特别是脑部外伤。大脑对缺氧非常敏感。”

克里斯塔尔等人的研究发表在近期的PLOS One在线版上。研究称,这些在温暖气候中能进行休眠的灵长类,具有与其他寒冷气候中休眠动物截然不同的睡眠模式,这可能意味着温度对新陈代谢的调节。“这些动物能在相当温暖的气候中蛰伏,”克里斯塔尔说,“它们在白天 2摄氏度的气温中恢复活力,而在4.5摄氏度的夜间则显得无精打采。”

另外一种被研究很多的哺乳动物北极地松鼠则没有在休眠期间表现出睡眠。但这种松鼠会偶尔启动新陈代谢的“引擎”,进入没有快速眼动的睡眠状态。它们的新陈代谢似乎会“苏醒”,然后进入非快速眼动的睡眠,而这一过程似乎与温度调节有关。

肥尾鼠狐猴在一年中有差不多7个月会进入休眠(被称为“torpor”)的生理状态,此时它们的体温调节会停止,新陈代谢变得缓慢。在休眠时,肥尾鼠狐猴的心跳速率能从每分钟120次降低到仅有每分钟6次,呼吸变得极为缓慢。与大多数哺乳动物不同,肥尾鼠狐猴的体温并没有一直保持稳定,它们能随着外界气温变化,在一天之中体温变化幅度达25摄氏度。

对大多数哺乳动物而言,体温在一天之内变化几摄氏度就可能威胁生命,但对肥尾鼠狐猴而言,休眠是它们在马达加斯加漫长干燥的冬季保存能量的一种方式。这是一年中食物和水源都十分匮乏的阶段。

研究中发现,肥尾鼠狐猴在休眠中有好几天都没有出现与深度睡眠相关的慢波、低振幅的大脑活动。在休眠时,这些狐猴只显示出与快速眼动睡眠有关的大脑活动,但只在冬季温度上升到25摄氏度的时候才出现。我们已经知道,在快速眼动睡眠中,哺乳动物会暂停对温度的响应。有关体温、新陈代谢和睡眠之间关系的信息,对了解人类是否也能进入休眠状态非常关键。研究人员或许在不久的将来就能解开人类休眠——很可能在基因层面上——的谜题。

睡眠看起来“对这些动物十分重要,它们会从蛰伏状态中唤醒过来,这同时也是一种能量消耗很高的行为,”克里斯塔尔说,“对此应该有个很好的解释,睡眠似乎与这一过程存在联系。”

“这里有各种各样有趣的可能性,听起来有点像科幻小说,”克里斯塔尔说,“不过我认为在根本上,是医疗上的应用给予了我们研究的动机。这也是从长远看我们为什么要做这项研究的原因。” 通过探究肥尾鼠狐猴和其他动物在休眠机制上的相似性,研究者或许有朝一日能诱导人体进入类似休眠的状态。接下来,研究团队将返回马达加斯加的高地,研究另外一类能够休眠的动物:马岛猬科的种类。(任天)

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