本文來自微信公眾號：SF 中文 （ID：kexuejiaodian），作者：SF

在《異型》這樣的科幻電影中，我們常常會看到這樣的橋段：宇宙飛船準備開始長距離航行，在這段期間，飛船將進行自動駕駛或是由機器人操控，而飛船的船員則會進入一個膠囊狀的設備內(nèi)開始長期的睡眠以度過漫長的星際旅程。也許可能有的伙伴會問，這是個太空旅行的好方案啊，現(xiàn)實中宇航員能否通過睡眠度過漫長的太空旅行？

文 | 梅林

在現(xiàn)實世界，目前人類發(fā)射的飛行速度最快的航天器是 NASA 的“帕克”太陽探測器，它于 2018 年發(fā)射，目的地是太陽，飛行速度可達每秒 200 千米。我們都知道，展開遠程的太空旅行，航程都是以光年計的 —— 距離我們的太陽系最近的恒星系比鄰星系距離我們也超過了 4 光年。而以“帕克”太陽探測器的速度航行一光年仍需要 1500 年，可以說現(xiàn)階段展開遠程太空旅行對于人類來說是不可行的。

回到最開始的問題，人類能否通過睡眠度過遠程太空旅行。答案也是不行，因為人類在睡眠中雖然神經(jīng)反應、新陳代謝、呼吸等身體機能有所降低，但要維持這么長時間的睡眠仍需不斷為人體提供氧氣、水和各種營養(yǎng)物質，而且人體也是在不斷地衰老，這仍舊無法解決遠程太空旅行所需的時間遠超人類壽命的問題，這還僅僅是假設人類可以睡那么久。

人可否通過冬眠度過漫長太空旅行？

為此，一些科學家把目光轉向了冬眠。在寒冷的冬日，一些動物的全部身體機能會大幅下降 —— 呼吸很弱，心跳變慢，對外界刺激的敏感性降低。這些動物通過這樣的方式讓自己進入昏睡狀態(tài)，以極低的身體消耗確保自己度過寒冷的冬季。這就是冬眠。

更讓科學家矚目的是，冬眠動物在冬眠期間可以不出不喝，這對人類實現(xiàn)遠程太空旅行太重要了。如果人類能進入冬眠，而且期間不需要補充水和營養(yǎng)物質，只需提供氧氣，那度過漫長的太空旅行的希望會大大增加。不過，還有一個問題：人類是沒有冬眠的習性的，到底能不能讓人類這樣的非冬眠動物進入冬眠再安全、健康地蘇醒過來。

動物進入冬眠和蘇醒有其固有的機制，目前科學家對此了解的還不是很充分。不過，有一種動物吸引了科學家的目光，那就是熊。熊的冬眠行為很有特點：時間長，一睡就是半年，不吃不喝，而且熊的冬眠比較“靈活”，中間可以隨時醒來，還可以再進入冬眠接著睡。這樣的冬眠簡直太適合人類的遠程太空旅行了 —— 在這樣的冬眠狀態(tài)下，人體新陳代謝減緩，體溫降低，人類開展太空旅行的時間更久、距離更遠，而且還能節(jié)約有限的物資。

2022 年，一支由生物學家、獸醫(yī)和護林員組成的研究團隊來到了加拿大北部的冰天雪地，探究棕熊冬眠的奧秘。通過信號項圈，研究人員發(fā)現(xiàn)了棕熊冬眠的位置。之后，它們采集了棕熊的脂肪和肌肉樣本，帶回實驗室進行研究，希望發(fā)現(xiàn)棕熊冬眠的機制。在法國的實驗室，生物學家通過實驗發(fā)現(xiàn)，棕熊冬眠期間，肌肉細胞中發(fā)生的一些生理反應也可能在人體中發(fā)生，這些反應也許可以讓人進入冬眠。

現(xiàn)在，我們已經(jīng)可以假設人類也可以進入冬眠，那么采用這樣的方法實現(xiàn)遠程太空旅行也是有可能的。現(xiàn)在的問題是怎樣讓人進入冬眠又能健康安全地醒過來。

超聲波刺激人腦引發(fā)冬眠？

在此前的研究中，科學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)下丘腦視前區(qū)（POA）的特定神經(jīng)元群是操控動物冬眠的關鍵大腦區(qū)域。一些科學家已經(jīng)通過基因工程技術，對這些神經(jīng)元做了改造，讓一些非冬眠動物可以通過人為干預進入冬眠，不過這樣的技術很難應用于人類，從安全性和倫理上都不可行。

為此，美國圣路易斯華盛頓大學的生物工程師陳紅帶領的研究團隊，利用超聲波代替了基因工程技術，操控神經(jīng)元上的一些離子通道，從而操控了 POA 神經(jīng)元。

在實驗中，陳紅團隊在小鼠身上展開了實驗。他們用微型揚聲器將超聲波集中作用于小鼠的 POA 區(qū)域。結果發(fā)現(xiàn)，小鼠的核心體溫下降了大約 3℃。這是小鼠冬眠的典型跡象。為了使結論更可靠，陳紅團隊還展開了對比實驗：如果停止用超聲筆作用 POA，小鼠的體溫便會回升，從蟄眠中蘇醒過來，而且沒有任何不良反應；如果在小鼠體溫回升期間，持續(xù)用超聲波作用 POA，那小鼠會進入持續(xù)的蟄眠之中。因此，可以說，小鼠的蟄眠（冬眠屬于蟄眠的一種）是由大腦中的 POA 區(qū)域控制的。

那么，我們可以大膽地想象：如果用超聲波作用于人腦的 POA，也許人類也能進入“冬眠”狀態(tài)，持續(xù)的超聲波刺激可能會導致人類進入長期的“冬眠”，這樣人類就更有可能開展長距離的太空旅行了。

不過，一些科學家也為這一研究成果潑了一盆冷水。美國俄勒岡健康與科學大學的神經(jīng)外科專家肖恩?莫里森（Shaun Morrison）認為，超聲波會造成大腦升溫，動物則會通過降低體溫來維持自己體溫的恒定，這并不能證明超聲波刺激會引發(fā)冬眠。而且，人腦比小鼠的大腦更大、更深邃，超聲波能在小鼠大腦起作用未必就一定能在人腦起作用。

參考文獻：

• https://doi.org/10.1038/s42255-023-00804-z

總結

以上是生活随笔為你收集整理的超声波可让人类进入冬眠状态，长距离太空旅行成为可能？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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