冬眠是如何发生的

冬眠到底有多普遍?动物是如何知道什么时候睡觉,什么时候醒来的?
2016年1月19日

采访

弗朗西斯·埃布林教授,诺丁汉大学

我们都听说过冬眠的熊或迁徙到温暖气候的鸟,但它们怎么知道什么时候是正确的时间呢?弗朗西斯·埃布林是诺丁汉大学的神经内分泌学教授,他让凯特了解了冬眠的情况。

弗朗西斯:嗯,关键是大多数生物测量昼夜长度,这提供了可靠的地球物理线索,它们可以利用这些信息来调节内部日历,为季节的变化做好准备。当气候条件恶劣,食物供应可能有限或非常不可预测时,动物必须为冬天做准备,为冬天做准备的最引人注目的例子是那些进入冬眠的动物,实际上是假死。它们降低了新陈代谢率,降低了体温。

那么动物们是如何测量白天长度的变化的呢?我的意思是,假设他们没有时钟,然后——哦,你知道,夜晚越来越近了。没有时钟和日历的动物怎么知道现在是一年中的什么时候呢?你知道在那种程度上发生了什么吗?

弗朗西斯:我们的理解是,他们可以测量实际的光明时数和黑暗时数。所以,我们和其他哺乳动物通过眼睛感知光线,但不是人们可能听说过的视杆细胞和视锥细胞,它们是我们的正常细胞,用来测量光线并帮助我们看到黑色和白色。这是一组位于神经节前部的特殊细胞,它们测量光线强度和一天的持续时间,并利用这些信息向我们的松果体发出信号,松果体分泌一种激素,褪黑激素,但只在晚上。因此,随着秋天夜晚的长度变长,随着冬天的临近,褪黑素分泌的持续时间增加,这反过来又向大脑底部的脑垂体和脑垂体上方的下丘脑发出信号,这是大脑控制体温,控制繁殖,控制食物摄入,脂肪摄入和肥胖的部分。

凯特:我们都知道熊之类的动物会在冬天冬眠,我现在当然想爬回羽绒被下面,但人类似乎没有这种冬眠——你知道,有点想躺在床上过冬——对吧?

弗朗西斯:嗯,人类可能是在赤道地区进化成热带猿类的,但我们非常清楚季节的变化。对一些人来说,这会影响他们的情绪,导致他们患上“季节性情感障碍”,这是冬季抑郁症的一种形式,但这是一种非常有趣的抑郁症,因为他们往往睡得更多,吃得更多,尤其是碳水化合物和脂肪,这在其他形式的抑郁症中是不典型的。所以,我们下意识地意识到季节,它对我们中的一些人的影响比对其他人的影响更大。

你是如何研究这些季节变化和冬眠的过程的?

弗朗西斯:我在诺丁汉大学的实验室是由生物学和生物技术研究委员会资助的,专门研究一些动物是如何通过减少食欲和增加燃烧储存脂肪的方式来准备过冬的。所以我们在西伯利亚仓鼠身上进行了研究:这些仓鼠表现出一种被称为“冬眠”的冬眠形式,在这种冬眠中,它们的代谢率、心率和呼吸率会下降,每天只有一部分时间会下降,但除此之外,它们会自发地减少食量。它们进化出了这种策略,因为,当然,在冬天食物供应有限,相反,它们熬过了冬天,通过燃烧大量的腹部脂肪来维持身体的运转,这些脂肪是它们在夏天储存下来为冬天做准备的。

凯特:简单地说,我们可以从你的研究中学到什么,比如其他动物,甚至人类,是如何应对冬天的,或者是如何调节我们的新陈代谢的?

弗朗西斯:我认为我们的研究成果中最重要的一点是,它表明哺乳动物的大脑能够自发地减少我们吃东西的动机和食欲,并能够增加我们燃烧脂肪的方式。所以,如果我们能够理解这些机制,那么我们就有可能找到一些新的目标,制药行业和卫生服务可以作为潜在的目标来帮助我们减肥,变得更健康。

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