「冬眠的動物,會連續睡上好幾個月嗎?」想到蜷縮在洞穴裡的熊,很容易產生這樣的疑問。不過,冬眠中的熊也有睡眠和清醒狀態;有些小動物則會在體溫回升之後,再次出現睡眠。
解開困惑的關鍵,是把兩個問題分開:「身體消耗了多少能量?」以及「大腦處於什麼睡眠狀態?」冬眠不能僅僅理解為一次漫長的午睡,但這也不代表冬眠期間不會發生睡眠。從代謝、體溫和腦波這三個角度觀察,才能看清同樣「一動不動」的外表之下,究竟發生了什麼。
什麼是低代謝休眠?它與日常睡眠有何不同?
低代謝休眠(torpor)是動物透過抑制代謝、維持比平時更低的體溫等方式,調節身體機能、減少能量消耗的狀態。有些屬於日週期休眠,持續幾小時左右,之後動物會恢復活動、尋找食物;也有些屬於冬眠,由多次持續數天至數週的低代謝休眠組成。Ruf和Geiser比較鳥類與哺乳類的研究,依據持續時間、代謝下降的方式等,整理了兩者的差異。[1]
如果只比較「有多少小時沒動」,就很難將它與一般睡眠區分開來。睡眠研究會依據腦波等指標,判別非快速動眼睡眠、快速動眼睡眠和清醒狀態。在冬眠研究中,除了這些指標,透過耗氧量估算的代謝率以及體溫變化也十分重要。
例如,同樣蜷縮著身體,大幅降低體溫的小動物與維持相對較高體溫的熊,體內發生的事情並不相同。如果把冬眠稱為「低耗電模式」,值得關注的不是電源是否開著,而是消耗能量的速度有了什麼變化。包括呼吸和體溫調節在內的生命活動仍在繼續。
冬眠期間,為什麼要中途重新暖起身體?
如果把幾個月的冬眠描繪成一次漫長而連續的低代謝休眠,就會誤解許多小型哺乳動物的過冬方式。因為在低體溫的階段之間,還穿插著將體溫恢復到正常範圍的時期。[1][2]
想想智慧型手機的剩餘電量,這種做法似乎有點奇怪:明明正在省電,卻特地穿插一些耗電量大的操作。對動物來說,重新升高體溫需要消耗能量。即便如此,牠們為什麼仍會週期性地讓身體暖起來?研究者正從睡眠等多種生理功能的角度,探索其中的關聯。
不過,這並不能用「為了睡覺而醒來」這一個理由解釋清楚。回溫有什麼作用、在多大程度上是必要的,仍需針對不同物種和條件繼續研究。[1][2] 冬眠並不是節省得越多就越好的簡單機制,這也正是它有趣的地方。
熊不用大幅降低體溫,也能節省能量嗎?
2011年一項針對美洲黑熊的研究發現,冬眠期間的代謝率降至基礎代謝率的約25%,而體溫則被調節在30~36℃之間,並以數天為週期波動。這裡的約25%,代表消耗量降到了原本的四分之一左右。[6]
這個例子說明,只想著「體溫越低,節省的能量就按比例越多」還不夠。研究發現,即使體溫恢復正常,低代謝狀態仍會持續一段時間。研究者認為,代謝抑制的很大一部分,不能僅用體溫下降來解釋。[6]
此外,2026年的一項研究在16隻圈養美洲黑熊的腦波、眼球運動和肌肉活動紀錄中,以其中6隻熊的紀錄經人工判讀後的結果為參考基準,驗證了自動分類冬眠期間及夏季睡眠的方法。研究顯示,即使在冬眠期間,也可以區分非快速動眼睡眠、快速動眼睡眠和清醒狀態。[7]
如果把「冬眠還是睡眠」當成一道二選一的問題,就很難解釋這些熊的狀態。在處於節能狀態的身體裡,大腦仍在睡眠與清醒之間切換。需要注意的是,這裡的數值和睡眠特徵,都是針對所研究的物種和研究條件得到的結果,並不是可以直接套用在小型冬眠動物身上的通用設定。
低代謝休眠後還要睡覺,是否代表冬眠時睡不夠?
2019年一項關於灰鼠狐猴的研究,為思考這個問題提供了具體案例。研究對象是6隻圈養雄性灰鼠狐猴,研究者在環境溫度約25℃和10℃的條件下,調查了牠們日週期休眠期間及之後的腦波等指標。[3]
在約25℃的條件下,低代謝休眠期間也能觀察到非快速動眼睡眠和快速動眼睡眠。在較低環境溫度的條件下,當體溫降到約21℃以下時,通常用來辨識睡眠的腦波特徵大幅減少或不再出現。而在約25℃的條件下,低代謝休眠結束後,還觀察到與非快速動眼睡眠深度有關的δ波增加。[3]
這說明,動物在低體溫下靜止不動的時間,不能直接累計成「睡得很好的時間」。另一方面,低代謝休眠後的深層睡眠是否與一般睡眠不足具有相同機制,仍有討論空間;Heller和Ruby的綜述也介紹了其他解釋。[2]
不能把這項小規模靈長類研究的結果擴大解讀為「所有冬眠動物都會在春天償還睡眠債」。比起外表看起來休息了多久,更重要的是:研究了什麼物種、體溫是多少,以及記錄到了什麼樣的腦波。
人在冬天容易想睡,也是同一種節能反應嗎?
在昏暗的早晨不想離開被窩時,說一句「我也想冬眠」,再自然不過了。但這種感受不能用動物低代謝休眠的機制來解釋。對於人類隨季節出現的不適,應當查閱以人類為對象的醫療資訊。
美國國家心理衛生研究院(NIMH)將季節性情感疾患(SAD)解釋為一種隨季節反覆出現的憂鬱症。冬季型可能出現睡眠過多、伴隨碳水化合物渴求的過量進食、體重增加、迴避社交等表現。日照變化與生理時鐘、血清素和褪黑激素等因素之間的關係,也正在研究之中。[5]
不能只憑「冬天容易想睡」這一個症狀,就判斷為SAD,也不能斷定身體正在為食物短缺做準備。如果情緒低落或強烈的睡意持續存在,並影響工作、學業或日常生活,就有理由向醫療機構求助,而不必等到春天。
就診前,可以記下「從什麼時候開始」「睡眠或食慾有什麼變化」「去年同一季節是否也出現過」,這樣更容易把情況說清楚。比如,與其說「可能因為天冷,總覺得不舒服」,不如具體描述:「從秋天開始,早上越來越難起床,遲到次數增加,以前喜歡的事情也不再覺得有趣。」這不是診斷用的檢核表,而是為了更好地表達自己遇到的困難。
SAD的治療方式包括光照療法、心理治療和藥物治療等,可以與醫療人員討論,選擇適合自身症狀和身體狀況的方案。[5] 用動物作比喻,也許能讓人少一些自責,但不應因此延後所需的照護。
人工冬眠研究走到哪一步了?
如果能在需要時創造低代謝狀態,或許可以用於醫療或長時間的太空飛行。基於這樣的設想,研究者正在探索如何在動物身上誘發類似低代謝休眠的狀態。
2023年,Yang等人的研究對下視丘視前區施加超音波刺激,降低了小鼠的體溫和代謝。依據測得的體溫調整刺激後,這種類似低代謝休眠的狀態可以維持超過24小時。研究還報告,在通常不會出現低代謝休眠的大鼠身上,也觀察到了體溫下降。[4]
這項成果屬於動物實驗,旨在研究調節代謝的神經機制及其控制方法,並不代表一種能讓人安全睡上幾個月的裝置已經問世。讓身體降溫,與動物透過自身調節進入低代謝休眠,也不是同一回事;更不能將這項研究當作人可以自行嘗試重現的方法。
不只問「睡了幾個月」,再往前想一步
觀察冬眠動物時,同時提出三個問題,會更容易理解牠們:「能量消耗減少了多少?」「體溫經歷了什麼變化?」「大腦中能否觀察到睡眠或清醒的特徵?」
熊能在維持相對較高體溫的同時,大幅降低代謝;小型動物則可能在深度低代謝休眠與回溫之間反覆切換。即使都叫冬眠,睡眠出現的方式也不盡相同。洞穴裡一動不動的身影,並不代表身體內部也停止了運作。
「低耗電模式」這個比喻,是理解動物如何減少消耗、度過季節的一扇門。再往前一步,將身體的能量消耗與大腦的睡眠分開看,冬眠就會變得更加有趣。至於人在冬季感受到的不適,不能只用比喻帶過,也要具體看看生活中發生了哪些變化。
[1] Ruf & Geiser(2015), Daily torpor and hibernation in birds and mammals. 比較日週期休眠與冬眠的綜述。 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/brv.12137
[2] Heller & Ruby(2004), Sleep and Circadian Rhythms in Mammalian Torpor. 探討睡眠與低代謝休眠關係的綜述。 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). 小規模圈養動物研究。 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. 囓齒動物介入研究。 https://www.nature.com/articles/s42255-023-00804-z
[5] NIMH, Seasonal Affective Disorder. 關於季節性情感疾患的官方醫療資訊。 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. 驗證睡眠分類方法的原始研究。 https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0352640
