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设想:让宇航员在飞往火星期间“冬眠”

2023-10-09

大自然探索 2023年9期
关键词:实验鼠宇航员火星

让宇航员“冬眠”的技术或许能够实现(想象图)

当食物匮乏或天气太冷时,一些哺乳动物、鸟、昆虫、两栖动物和鱼会进入蛰伏状态来保存能量。所谓蛰伏,是以大大降低代谢率为标志的一种临时性生理状态。

在蛰伏状态下,动物的体温和心率大幅下降,血液流动变慢。而在冬眠状态下,动物有一连串的蛰伏表现:心跳次数从每分钟几百次降低到仅仅几次;每10分钟以上才呼吸一次;脑活动减弱到无法探查的水平……

蛰伏状态下的深度生理改变,会大大减少动物生存所需要的能量。因此,科学家长久以来一直在思考:蛰伏带来的好处能不能延伸到人的身上?

人类天生没有蛰伏状态,那么人类可否被安全导入蛰伏状态?为寻找答案,科学家最近拿天生也没有蛰伏状态的老鼠做实验。他们创制了一种可穿戴的超声波帽,并把它粘到实验鼠头部。当超声波束被发射到实验鼠的下丘脑视前区(许多动物控制体温和睡眠、激活冬眠和蛰伏状态的重要脑区)后,它们迅速进入一种类似蛰伏的状态:体温、心率和氧吸收大大下降。实验鼠变得迟钝,摄入食物的量大大减少。

每当实验鼠的体温升至控制目标以上时,科学家就发射超声波,這样能保持实验鼠的蛰伏状态长达24小时,而实验鼠没有出现可观察到的任何伤病征兆。当超声波发射被关闭后,实验鼠的体温在不到90分钟后就恢复正常。

在对12只实验鼠进行重复实验后,科学家注意到超声波帽使实验鼠的体温仅下降2℃。这么小的幅度,可能意味着超声波帽也能让人类进入蛰伏状态。他们设想:让前往火星的宇航员戴上超声波帽进入蛰伏,从而减少载人火星之旅的食品负载,降低发射重量和发射成本,减少长期太空飞行对身处狭小飞船内部的宇航员造成的心理问题。

但实际上,不管是让宇航员蛰伏还是通过诱导蛰伏来为医生赢得手术时间,都面临许多障碍。科学家发现,他们之所以能诱导实验鼠进入类似蛰伏的状态,是因为刺激了实验鼠脑内一条特殊的离子通道,而与天然蛰伏相伴的还有激素及分子层面的其他改变,但科学家对这些改变的认识还很少。另外,长时间蛰伏对大脑的影响如何还不清楚,但有些研究表明长时间蛰伏可能会造成冬眠动物记忆力减退。

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