Deep Dive
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欢迎收听Perplexity播客《每日发现》，这是一档由人工智能生成的科技、科学和文化节目。我是Alex。今天，我们将探索科学家们如何越来越接近实现曾经只存在于科幻小说中的技术——人类冬眠。哈佛医学院的科学家们已经确定了控制小鼠冬眠样状态的下丘脑中的特定神经元。
这一发现为理解大脑如何启动和维持低体温状态（一种生理活动降低的状态，其特征是体温降低和代谢率降低）提供了第一个明确的切入点。
哈佛团队能够选择性地激活这些神经元并维持长时间的低体温状态，这代表着朝着开发可控冬眠技术迈出的关键一步。通过对54只动物下丘脑的226个不同区域进行测试，并分析近50,000个单个细胞，他们创建了参与这一复杂生物过程的神经回路的详细地图。
当动物冬眠时，它们的生理机能会发生显著变化。它们的心率会骤降。例如，花栗鼠的心率会从每分钟350次降到10次。它们的呼吸会显著减慢，体温会降到接近冰点。
北极地松鼠表现出特别令人印象深刻的适应能力，当土壤温度降到冰点以下时，它们会主动调节体温，将体温维持在低至-2.9摄氏度，同时防止组织损伤。这个过程不仅仅是变冷而已。
黑熊表现出一种令人着迷的能力，它们能够将其新陈代谢抑制到正常水平的25%，同时保持相对较高的体温。这种新陈代谢抑制甚至在冬眠结束后仍然持续存在，黑熊在从冬眠洞出来后最多可保持三周的降低代谢率。
医学研究人员对冬眠的神经保护特性特别感兴趣。在低体温状态下，动物可以清除大脑中有害的蛋白质缠结，这些蛋白质与阿尔茨海默病和帕金森病患者体内积累的蛋白质相同。
更令人惊奇的是，科学家们发现冷休克反应会激活一种名为RBM3的关键蛋白，这种蛋白有助于保护神经元并防止海马体中的突触消除。当研究人员通过基因疗法提高RBM3水平时，他们观察到对神经退行性变的显著保护作用。
一些医院已经在使用改良的冷却技术将患者维持在类似低体温的状态长达14天。这种方法有助于在中风和心脏手术后保护组织。还有一个意想不到的情况：冬眠实际上会造成睡眠不足的状态。
动物在从低体温状态苏醒时需要大量的深度睡眠，它们的大脑在冬眠后显示出神经微结构的完全恢复和脊柱密度的增加，这表明突触通讯潜力增强。关于冬眠的研究正在迅速扩展。
阿拉斯加大学启动了一个近1200万美元的研究项目，以研究对新陈代谢的影响并调查北极地松鼠。耶鲁大学的一个实验室正在专注于了解冬眠的分子基础，而挪威北极大学的研究实验室正在研究大脑在低体温唤醒过程中的作用。但在人类冬眠成为现实之前，仍然存在一些挑战。
我们的身体缺乏天然的冬眠触发因素和保护机制。与能够在冬眠期间调节血小板产生的熊不同，即使在短暂的静止后，人类也容易形成危险的血凝块。冬眠期间免疫功能的抑制构成了另一个重大风险，研究表明，在低体温状态下，循环白细胞减少高达90%。
随着从哈佛发现控制低体温的神经元到NASA计划的微重力实验等多个方面研究的进展，我们正越来越接近在太空探索和医学中实际应用人类冬眠。这些汇聚的研究使我们更接近实现可控的人类低体温状态，这可以改变长时间的太空飞行，并彻底改变神经系统疾病的治疗方法。
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