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

在《異型》這樣的科幻電影中，我們常常會(huì)看到這樣的橋段：宇宙飛船準(zhǔn)備開(kāi)始長(zhǎng)距離航行，在這段期間，飛船將進(jìn)行自動(dòng)駕駛或是由機(jī)器人操控，而飛船的船員則會(huì)進(jìn)入一個(gè)膠囊狀的設(shè)備內(nèi)開(kāi)始長(zhǎng)期的睡眠以度過(guò)漫長(zhǎng)的星際旅程。也許可能有的伙伴會(huì)問(wèn)，這是個(gè)太空旅行的好方案啊，現(xiàn)實(shí)中宇航員能否通過(guò)睡眠度過(guò)漫長(zhǎng)的太空旅行？

文 | 梅林

在現(xiàn)實(shí)世界，目前人類(lèi)發(fā)射的飛行速度最快的航天器是 NASA 的“帕克”太陽(yáng)探測(cè)器，它于 2018 年發(fā)射，目的地是太陽(yáng)，飛行速度可達(dá)每秒 200 千米。我們都知道，展開(kāi)遠(yuǎn)程的太空旅行，航程都是以光年計(jì)的 —— 距離我們的太陽(yáng)系最近的恒星系比鄰星系距離我們也超過(guò)了 4 光年。而以“帕克”太陽(yáng)探測(cè)器的速度航行一光年仍需要 1500 年，可以說(shuō)現(xiàn)階段展開(kāi)遠(yuǎn)程太空旅行對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)是不可行的。

回到最開(kāi)始的問(wèn)題，人類(lèi)能否通過(guò)睡眠度過(guò)遠(yuǎn)程太空旅行。答案也是不行，因?yàn)槿祟?lèi)在睡眠中雖然神經(jīng)反應(yīng)、新陳代謝、呼吸等身體機(jī)能有所降低，但要維持這么長(zhǎng)時(shí)間的睡眠仍需不斷為人體提供氧氣、水和各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且人體也是在不斷地衰老，這仍舊無(wú)法解決遠(yuǎn)程太空旅行所需的時(shí)間遠(yuǎn)超人類(lèi)壽命的問(wèn)題，這還僅僅是假設(shè)人類(lèi)可以睡那么久。

人可否通過(guò)冬眠度過(guò)漫長(zhǎng)太空旅行？

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

更讓科學(xué)家矚目的是，冬眠動(dòng)物在冬眠期間可以不出不喝，這對(duì)人類(lèi)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程太空旅行太重要了。如果人類(lèi)能進(jìn)入冬眠，而且期間不需要補(bǔ)充水和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，只需提供氧氣，那度過(guò)漫長(zhǎng)的太空旅行的希望會(huì)大大增加。不過(guò)，還有一個(gè)問(wèn)題：人類(lèi)是沒(méi)有冬眠的習(xí)性的，到底能不能讓人類(lèi)這樣的非冬眠動(dòng)物進(jìn)入冬眠再安全、健康地蘇醒過(guò)來(lái)。

動(dòng)物進(jìn)入冬眠和蘇醒有其固有的機(jī)制，目前科學(xué)家對(duì)此了解的還不是很充分。不過(guò)，有一種動(dòng)物吸引了科學(xué)家的目光，那就是熊。熊的冬眠行為很有特點(diǎn)：時(shí)間長(zhǎng)，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(shí)醒來(lái)，還可以再進(jìn)入冬眠接著睡。這樣的冬眠簡(jiǎn)直太適合人類(lèi)的遠(yuǎn)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(lèi)開(kāi)展太空旅行的時(shí)間更久、距離更遠(yuǎn)，而且還能節(jié)約有限的物資。

2022 年，一支由生物學(xué)家、獸醫(yī)和護(hù)林員組成的研究團(tuán)隊(duì)來(lái)到了加拿大北部的冰天雪地，探究棕熊冬眠的奧秘。通過(guò)信號(hào)項(xiàng)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究，希望發(fā)現(xiàn)棕熊冬眠的機(jī)制。在法國(guó)的實(shí)驗(yàn)室，生物學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，棕熊冬眠期間，肌肉細(xì)胞中發(fā)生的一些生理反應(yīng)也可能在人體中發(fā)生，這些反應(yīng)也許可以讓人進(jìn)入冬眠。

現(xiàn)在，我們已經(jīng)可以假設(shè)人類(lèi)也可以進(jìn)入冬眠，那么采用這樣的方法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程太空旅行也是有可能的。現(xiàn)在的問(wèn)題是怎樣讓人進(jìn)入冬眠又能健康安全地醒過(guò)來(lái)。

超聲波刺激人腦引發(fā)冬眠？

在此前的研究中，科學(xué)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(dòng)物冬眠的關(guān)鍵大腦區(qū)域。一些科學(xué)家已經(jīng)通過(guò)基因工程技術(shù)，對(duì)這些神經(jīng)元做了改造，讓一些非冬眠動(dòng)物可以通過(guò)人為干預(yù)進(jìn)入冬眠，不過(guò)這樣的技術(shù)很難應(yīng)用于人類(lèi)，從安全性和倫理上都不可行。

為此，美國(guó)圣路易斯華盛頓大學(xué)的生物工程師陳紅帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，利用超聲波代替了基因工程技術(shù)，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(shí)驗(yàn)中，陳紅團(tuán)隊(duì)在小鼠身上展開(kāi)了實(shí)驗(yàn)。他們用微型揚(yáng)聲器將超聲波集中作用于小鼠的 POA 區(qū)域。結(jié)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(jié)論更可靠，陳紅團(tuán)隊(duì)還展開(kāi)了對(duì)比實(shí)驗(yàn)：如果停止用超聲筆作用 POA，小鼠的體溫便會(huì)回升，從蟄眠中蘇醒過(guò)來(lái)，而且沒(méi)有任何不良反應(yīng)；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(huì)進(jìn)入持續(xù)的蟄眠之中。因此，可以說(shuō)，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(lèi)也能進(jìn)入“冬眠”狀態(tài)，持續(xù)的超聲波刺激可能會(huì)導(dǎo)致人類(lèi)進(jìn)入長(zhǎng)期的“冬眠”，這樣人類(lèi)就更有可能開(kāi)展長(zhǎng)距離的太空旅行了。

不過(guò)，一些科學(xué)家也為這一研究成果潑了一盆冷水。美國(guó)俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)的神經(jīng)外科專(zhuān)家肖恩?莫里森（Shaun Morrison）認(rèn)為，超聲波會(huì)造成大腦升溫，動(dòng)物則會(huì)通過(guò)降低體溫來(lái)維持自己體溫的恒定，這并不能證明超聲波刺激會(huì)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(xiàn)：

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

總結(jié)

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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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