在许多科幻作品中,“低温冬眠”是一种绝佳的策略——人类可以靠它度过太空旅行的漫长岁月,绝症患者则可以一直“睡到”医疗技术更先进的未来,从而得以治愈。科幻片中,危急情况下宇航员会进入休眠状态 | 电影《流浪地球》科学家们努力在把这种美好的愿景变为现实,最近,《自然》杂志同期发表了两篇论文,两组研究者各自在小鼠大脑中找到了调控类似冬眠现象的神经元。
自然情况下,在寒冷季节,一些哺乳动物和鸟类会通过降低体温,进入类似昏睡的状态,这是狭义的“冬眠”。在这期间,它们的呼吸、心跳都会变慢,新陈代谢水平降低,通常持续数月。小鼠不会冬眠,但在实验室里,如果得不到食物,或者处在温度较低的状态,它们也可能进入一种类似冬眠的状态,这通常会持续数小时左右。
一只冬眠的蝙蝠 | Magne Flåten / Wikimedia Commons
在第一项研究中,筑波大学的研究者通过注射某种药物,激活了小鼠大脑中的“Q神经元”;30分钟后,小鼠的体温快速下降到30摄氏度以下,进入类似冬眠的状态,持续数小时到数天。这种神经元位于下丘脑(具体来说是前腹侧室旁核和视前内侧区),这是大脑调节体温的主要区域。
另一项研究则来自哈佛医学院。小鼠在24小时禁食之后,进入了类似冬眠状态。研究者分析了这期间小鼠脑中神经元的活动情况,找出了一群和小鼠冬眠相关的神经元——如果在小鼠禁食后阻断这些神经元的活动,小鼠便不会进入类似冬眠的状态。而且,两项研究所找到的神经元,分布在大脑类似的位置,彼此验证了对方的研究结果。这些神经元就像大脑中的“冬眠按钮”,影响小鼠进入类似冬眠的状态。
禁食之后,小鼠会出现类似冬眠的状态 | Rama / Wikimedia Commons
这种“冬眠按钮”的作用,也在大鼠身上得到了验证。大鼠与人类似,即使是在饥饿或寒冷条件下,也不会出现冬眠;不过,当脑中的Q神经元被激活,大鼠也出现了类似冬眠的情况。如果这类神经元也存在人类的下丘脑中,那么激活这些神经元,人可能也会进入“冬眠”状态。这给药物研发提供了新思路——比如,对于中风、心脏病突发、意外外伤等病人,激活这些神经元、诱发体温降低,或许可以减小代谢过程造成的进一步损伤。