“冬眠的动物,会连续睡上好几个月吗?”想到蜷缩在洞穴里的熊,很容易产生这样的疑问。不过,冬眠中的熊也有睡眠和清醒状态;有些小动物则会在体温回升之后,再次出现睡眠。
解开困惑的关键,是把两个问题分开:“身体消耗了多少能量?”以及“大脑处于什么睡眠状态?”冬眠不能仅仅理解为一次漫长的午睡,但这也不意味着冬眠期间不会发生睡眠。从代谢、体温和脑电波这三个角度观察,才能看清同样“一动不动”的外表之下,究竟发生了什么。
什么是低代谢休眠?它与日常睡眠有何不同?
低代谢休眠(torpor)是动物通过抑制代谢、维持比平时更低的体温等方式,调节身体机能、减少能量消耗的状态。有些属于日周期休眠,持续几小时左右,之后动物会恢复活动、寻找食物;也有些属于冬眠,由多次持续数天至数周的低代谢休眠组成。Ruf和Geiser比较鸟类与哺乳类的研究,根据持续时间、代谢下降的方式等,梳理了两者的差异。[1]
如果只比较“有多少小时没动”,就很难将其与普通睡眠区分开来。睡眠研究会根据脑电波等指标,判别非快速眼动睡眠、快速眼动睡眠和清醒状态。在冬眠研究中,除了这些指标,通过耗氧量估算的代谢率以及体温变化也十分重要。
例如,同样蜷缩着身体,大幅降低体温的小动物与维持相对较高体温的熊,体内发生的事情并不相同。如果把冬眠称为“低电量模式”,值得关注的不是电源是否开着,而是消耗能量的速度发生了怎样的变化。包括呼吸和体温调节在内的生命活动仍在继续。
冬眠期间,为什么要中途重新暖起身体?
如果把几个月的冬眠描绘成一次漫长而连续的低代谢休眠,就会误解许多小型哺乳动物的过冬方式。因为在低体温的阶段之间,还穿插着将体温恢复到正常范围的时期。[1][2]
想想智能手机的剩余电量,这种做法似乎有点奇怪:明明正在省电,却特意穿插一些耗电量大的操作。对动物来说,重新升高体温需要消耗能量。即便如此,它们为什么仍会周期性地让身体暖起来?研究者正在从睡眠等多种生理功能的角度,探索其中的联系。
不过,这并不能用“为了睡觉而醒来”这一个理由解释清楚。复温起什么作用、在多大程度上是必需的,仍需针对不同物种和条件继续研究。[1][2] 冬眠并不是节省得越多就越好的简单机制,这也正是它有趣的地方。
熊不用大幅降低体温,也能节省能量吗?
2011年一项针对美洲黑熊的研究发现,冬眠期间的代谢率降至基础代谢率的约25%,而体温则被调节在30~36℃之间,并以数天为周期波动。这里的约25%,意味着消耗量降到了原来的四分之一左右。[6]
这个例子说明,仅仅设想“体温越低,节省的能量就按比例越多”还不够。研究发现,即使体温恢复正常,低代谢状态仍会持续一段时间。研究者认为,代谢抑制的很大一部分,不能仅用体温下降来解释。[6]
此外,2026年的一项研究在16只圈养美洲黑熊的脑电、眼动和肌肉活动记录中,以其中6只熊的记录经人工判读后的结果为参考基准,验证了自动分类冬眠期间及夏季睡眠的方法。研究表明,即使在冬眠期间,也可以区分非快速眼动睡眠、快速眼动睡眠和清醒状态。[7]
如果把“冬眠还是睡眠”当成一道二选一的问题,就很难解释这些熊的状态。在处于节能状态的身体里,大脑仍在睡眠与清醒之间切换。需要注意的是,这里的数值和睡眠特征,都是针对所研究的物种和研究条件得出的结果,并不是可以直接套用在小型冬眠动物身上的通用设定。
低代谢休眠后还要睡觉,是否意味着冬眠时缺觉?
2019年一项关于灰鼠狐猴的研究,为思考这个问题提供了具体案例。研究对象是6只圈养雄性灰鼠狐猴,研究者在环境温度约25℃和10℃的条件下,调查了它们日周期休眠期间及之后的脑电波等指标。[3]
在约25℃的条件下,低代谢休眠期间也能观察到非快速眼动睡眠和快速眼动睡眠。在较低环境温度的条件下,当体温降到约21℃以下时,通常用来识别睡眠的脑电特征大幅减少或不再出现。而在约25℃的条件下,低代谢休眠结束后,还观察到与非快速眼动睡眠深度有关的δ波增加。[3]
这说明,动物在低体温下静止不动的时间,不能直接累计成“睡得很好的时间”。另一方面,低代谢休眠后的深睡眠是否与普通睡眠不足具有相同机制,仍存在讨论;Heller和Ruby的综述也介绍了其他解释。[2]
不能把这项小规模灵长类研究的结果扩大解释为“所有冬眠动物都会在春天偿还睡眠债”。比起外表看起来休息了多久,更重要的是:研究了什么物种、体温是多少,以及记录到了什么样的脑电波。
人在冬天容易犯困,也是同一种节能反应吗?
在昏暗的早晨不想离开被窝时,说一句“我也想冬眠”,再自然不过了。但这种感受不能用动物低代谢休眠的机制来解释。对于人类随季节出现的不适,应当查阅面向人类的医疗信息。
美国国家精神卫生研究所(NIMH)将季节性情感障碍(SAD)解释为一种随季节反复出现的抑郁症。冬季型可能出现睡眠过多、伴随碳水化合物渴求的过量进食、体重增加、回避社交等表现。日照变化与生物钟、血清素和褪黑素等因素之间的关系,也正在研究之中。[5]
不能仅凭“冬天容易困”这一个症状,就判断为SAD,也不能断定身体正在为食物短缺做准备。如果情绪低落或强烈的困倦持续存在,并影响工作、学习或日常生活,就有理由向医疗机构求助,而不必等到春天。
就诊前,可以记下“从什么时候开始”“睡眠或食欲有什么变化”“去年同一季节是否也出现过”,这样更容易把情况说清楚。比如,与其说“可能因为天冷,总觉得不舒服”,不如具体描述:“从秋天开始,早上越来越难起床,迟到次数增加,以前喜欢的事情也不再觉得有趣。”这不是诊断用的核对清单,而是为了更好地表达自己遇到的困难。
SAD的治疗方式包括光照疗法、心理治疗和药物治疗等,可以与医务人员讨论,选择适合自身症状和身体状况的方案。[5] 用动物作比喻,也许能让人少一些自责,但不应因此推迟所需的照护。
人工冬眠研究走到哪一步了?
如果能在需要时制造低代谢状态,或许可以用于医疗或长时间的太空飞行。基于这样的设想,研究者正在探索如何在动物身上诱导类似低代谢休眠的状态。
2023年,Yang等人的研究对下丘脑视前区施加超声刺激,降低了小鼠的体温和代谢。根据测得的体温调整刺激后,这种类似低代谢休眠的状态可以维持超过24小时。研究还报告,在通常不会出现低代谢休眠的大鼠身上,也观察到了体温下降。[4]
这项成果属于动物实验,旨在研究调节代谢的神经机制及其控制方法,并不意味着一种能让人安全睡上几个月的装置已经问世。让身体降温,与动物通过自身调节进入低代谢休眠,也不是同一回事;更不能将这项研究当作人可以自行尝试复现的方法。
不只问“睡了几个月”,再往前想一步
观察冬眠动物时,同时提出三个问题,会更容易理解它们:“能量消耗减少了多少?”“体温经历了怎样的变化?”“大脑中能否观察到睡眠或清醒的特征?”
熊能在维持相对较高体温的同时,大幅降低代谢;小型动物则可能在深度低代谢休眠与复温之间反复切换。即使都叫冬眠,睡眠出现的方式也不尽相同。洞穴里一动不动的身影,并不意味着身体内部也停止了运转。
“低电量模式”这个比喻,是理解动物如何减少消耗、度过季节的一扇门。再往前一步,将身体的能量消耗与大脑的睡眠分开看,冬眠就会变得更加有趣。而对于人们在冬季经历的不适,不能仅以比喻带过,也要具体看看生活中发生了哪些变化。
参考资料(7条)
[1] Ruf & Geiser(2015), Daily torpor and hibernation in birds and mammals. 比较日周期休眠与冬眠的综述。 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/brv.12137
[2] Heller & Ruby(2004), Sleep and Circadian Rhythms in Mammalian Torpor. 探讨睡眠与低代谢休眠关系的综述。 https://www.annualreviews.org/content/journals/10.1146/annurev.physiol.66.032102.115313
[3] Royo et al.(2019), Daily Torpor and Sleep in a Non-human Primate, the Gray Mouse Lemur (Microcebus murinus). 小规模圈养动物研究。 https://www.frontiersin.org/journals/neuroanatomy/articles/10.3389/fnana.2019.00087/full
[4] Yang et al.(2023), Induction of a torpor-like hypothermic and hypometabolic state in rodents by ultrasound. 啮齿动物干预研究。 https://www.nature.com/articles/s42255-023-00804-z
[5] NIMH, Seasonal Affective Disorder. 关于季节性情感障碍的官方医疗信息。 https://www.nimh.nih.gov/health/publications/seasonal-affective-disorder
[6] Tøien et al.(2011), Hibernation in black bears: independence of metabolic suppression from body temperature. 美洲黑熊的原始研究。 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21330544/
[7] Tøien et al.(2026), Automated sleep scoring in hibernating and non-hibernating American black bears. 验证睡眠分类方法的原始研究。 https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0352640
