传统观点认为，人类和我们周围的其他生物生活在清醒与睡眠之间的阶段中。但这并不是真的。许多动物已经掌握了冬眠之道，这使它们能够在一种神秘的假死状态中度过生命中的大部分时间——有时甚至超过一半。那么，什么是冬眠？人类可能具备这种能力吗？
在19世纪中期科学对冬眠的研究开端时（“hibernation”一词源于拉丁语“hibernus”，意为“冬季”），1847年彼得·A·布朗（Peter A Browne）在一篇论文中将其定义为“自然的、暂时的、介于生与死之间的中间状态；一些动物由于过热、过冷、干旱或缺氧而进入这种状态”。这是一个不错的初步定义。现在我们知道，从睡鼠和熊，到刺猬、地松鼠、蝙蝠，甚至热带灵长类动物——冬眠是一种非常普遍的现象，至少在七种不同的哺乳动物目中均有代表。它以许多形式存在，这使得对其进行明确的定义变得困难，更不用说想象人类可能的冬眠方式了。正如另一项早期研究指出：“我们发现，即使是关系密切的两种动物，其冬眠方式也完全不同；甚至同一种动物的个体冬眠方式也不完全相同。”
尽管如此，冬眠仍有一组典型特征。最简洁的描述会提到代谢的受控降低，这反映在身体许多生理和生化过程的减缓。在科幻电影中，冬眠中的人类通常被描绘为躺在舱室中，完全不动且似乎失去意识，同时其体温非常低——因此通常被称为“冷冻睡眠”或类似术语。这些作品中对于人类冬眠如何在这些条件下实现或“苏醒”机制的任何描述通常被方便地忽略了，仿佛这是一个无关紧要、不值得关注的问题。
跳过解释人类冬眠的具体实现方式可能是可以原谅的。但令人警醒的是，即使是睡眠——一种对我们所有人都如此熟悉的状态，我们每天都能轻松实现——仍然是个谜。我是一名睡眠神经科学家，我的实验室研究睡眠的起源及其基本生物学。我深信，只有将睡眠与其他存在状态（如冬眠）进行对比，才能完全理解睡眠。然而，研究仍处于基础阶段，对于生命这一方面，我们还有许多未知之处。例如，当我们对其他动物的冬眠尚未完全理解时，又如何严肃地谈论人类冬眠？而如果不能清晰地区分睡眠和冬眠，我们又如何理解睡眠？
冬眠：生与死之间
对冬眠的总体兴趣的复兴，尤其是对人类冬眠的兴趣的复兴，恰逢合适的时机。科幻小说这一类型关于想象和预测现实生活问题的实际解决方案的内容，通常是在现有手段无法解决这些问题时进行的。当世界面临包括气候变化、技术灾难、战争、不治之症、流行病和心理健康危机在内的全球性问题，并且我们正在努力解决一些永恒的问题，比如如何实现永生（或至少大幅度延长高质量的生命），破解意识的奥秘，或者到达宇宙的遥远角落时，冬眠作为一种潜在的机会浮现出来，甚至可能是唯一的希望。从临床应用到太空旅行，科学家、企业家、政府机构，甚至作家和艺术家都将冬眠视为解决我们问题的一种可能方式，或者至少作为一种方式，能够在问题中“睡过去”，等到情况变好时再醒来。
科学家们现在一致认为，冬眠可以分为两种类型——一种是季节性、多日的深度代谢抑制，通常持续数月，占据动物生命的大部分；另一种是其较短暂、较轻微的形式，所谓的“日常蛰伏状态”（daily torpor）。十三线地松鼠（Ictidomys tridecemlineatus）是季节性冬眠的典型例子。当它们察觉到冬天的早期信号时，这些松鼠增重，并挖掘长而深的地洞，在十月的时候勇敢地进入洞穴，直到来年三月才见光。令人惊讶的是，这些动物在冬眠期间的体温可以降到零度以下，其心跳和呼吸减少到正常速率的一小部分。因此，冬眠常被描述为一种介于生与死之间的状态。
对另一种“真正的”冬眠动物——叙利亚仓鼠（Mesocricetus auratus）——的最早实验室研究之一表明，这些动物在准备冬眠时会筑巢，并且巢穴“几乎总是经过仔细搭建，以至于其拱起的背部仅露出在刨花的上方”。随后，它们会“蜷缩成一个紧密的球状，鼻子藏在尾巴下面”。在进入冬眠的过程中，它们的耗氧量和体温会同时下降，并在3到4小时后达到最低值。而原产于西伯利亚西南部和哈萨克斯坦东北部的加沙仓鼠（Phodopus sungorus）则是日间短暂冬眠动物的一个例子。当它们处于约6°C的环境温度下时，毛发会从灰褐色变为白色，体温降至约20°C。这种所谓的“日间蛰伏状态”通常仅持续数小时。
冬眠象征了与自然和谐相处的意义——它在很大程度上由内外之间物质、能量和信息交换的数量和速率定义。在准备进入冬眠以及进入冬眠的过程中，关键的触发因素包括食物和光的短缺，无论这种短缺是实际的还是感知到的。在白昼缩短时，一些动物体重下降，另一些动物则储备食物，藏在秘密的地方以防止贪婪的竞争者抢夺，或者在自己的体内创建能量储备——这些储备将在冬季中被谨慎地消耗。它们必须非常精确，因为过早地从冬眠中醒来以寻找更多的食物，可能会导致它们冻死或饿死。
为了测试动物如何应对能量需求，科学家们设计了所谓的“工作换食物”实验方案。在这个实验中，实验室的老鼠被训练在跑轮上奔跑，以换取一小份食物。当实验人员让任务变得过于苛刻，要求的努力变得过于巨大时，老鼠做出了一个聪明的决定：它们选择进入一种蛰伏状态，而非继续工作。减速似乎是一种更经济的策略，这也增加了它们的生存几率。
有时，现实生活中的困境无意间成为实验设计的一部分，比如艾尔西·普罗克特（Elsie Proctor）的研究，她在第二次世界大战前后进行了三年的刺猬研究。她指出：“在战前，我们喂养这些动物的难度较小（我们使用牛奶和鸡蛋）。”这使她能够调查“充足的新鲜食物供应是否会延迟冬眠”。这是在发现刺猬实际上对乳糖不耐受之前的事情，因此给它们喂牛奶并不推荐。然而，值得注意的是，在这项研究中，营养较好的动物能够通过进入更长、更深的蛰伏状态，存活更长时间且度过更严酷的冬季。目前的理论认为，有某种代谢时钟监控着身体的能量状态，并与相关的环境因素（如温度和光照）整合。当时机成熟时，启动进入冬眠或从冬眠中返回的程序显然非常灵活，但这也使得它非常脆弱。这种在数千年中逐渐形成的适应能力，似乎正在落后于由于人类演化和新技术发展而导致的地球快速转变。可能只是时间问题，某些物种将完全停止冬眠。
我们的祖先是否在外界寒冷或食物供应减少时利用冬眠来度过冬季？或者，整个与冬季相关的冬眠概念是否被误解了，而我们需要一个新的视角？我们知道，有些热带狐猴可以在高体温下冬眠，这表明冬季只是一个偶然的、不重要的特征，而冬眠本身是一个比名称所暗示的更广泛的现象。科学家们现在一致认为，动物冬眠不仅是为了节省能量或熬过寒冷季节，而是一种应对其他环境灾害的方式。这可能包括野火、热浪、风暴，甚至可能是宇宙规模的自然灾害，比如那些导致恐龙灭绝但却幸存下来的小型原始哺乳动物，它们很可能得益于冬眠的能力而得以生存。
科幻作品中，人类冬眠的应用多种多样——从时间旅行和太空旅行中应对不利条件（例如承受极端加速）到经济和实用的好处（例如减少氧气和物资需求以进行长途星际旅行），甚至是更为特殊的用途（例如作为一种生物武器，将敌人暂时“冻结”以使其失能）。动物冬眠的理由与此类似。一些物种在冬季开始之前进入冬眠状态，然后在春季“复归”。尽管它们是过冬的专家，并且自远古以来所有个体都必须这样做，但它们可能甚至不知道冬天的存在。冬眠让它们能够时间旅行，超越时间。冬眠的动物并没有浪费时间，而是获得了时间，而且越来越多的证据指向冬眠能力与长寿之间存在引人注目的联系。
人类冬眠：从科幻到现实
尽管许多动物已经掌握了进入蛰伏状态的能力，但这对我们人类来说仍然是个谜。奇怪的是，尽管研究了几十年，人类冬眠仍然是为数不多的同时属于科学和科幻领域的问题之一。我们本质上是否存在某种特殊的阻碍，使我们无法冬眠？有朝一日我们是否会知道冬眠的感觉？显然，处于蛰伏状态与清醒状态之间的差异极大。在我们的日常生活中，我们被困在非常狭窄的生理参数范围内，除了睡眠，我们很少进入其他存在的维度。但这并不意味着这就是我们的全部。相反，人类在改变身体和心灵状态方面始终表现出非凡的创造力和想象力，例如通过服用改变心灵状态的药物、进入深度冥想状态，甚至主动改变代谢率。虽然我们可能找到进入冬眠或类似状态的方法，但我们并没有立即或紧迫的需求去这样做，因为我们已经开发并完善了其他方法来应对困境。我们可以生火和用电，可以建造住所并制造温暖的衣物，可以轻松获取食物，并消耗来自外部的巨大能量以保持我们自身有限的供应。矛盾的是，我们似乎太聪明、太科技化，无法冬眠——而那些我们认为低等的生物却把它视为理所当然。
人类对冬眠的可能性一直深深着迷；我们非常渴望它成为可能，关于人类冬眠或不同形式的假死状态的提及在科幻类型中无处不在——从玛丽·雪莱的小说《弗兰肯斯坦》（1818年）和弗拉基米尔·马雅可夫斯基的戏剧《臭虫》（1929年）到更近的小说，比如刘慈欣的《三体》（2008年）或安东尼·道尔的《冬眠仓》（2023年）。
在科学文献领域，也有一些经过良好记录但设计不当的尝试，试图在人类中诱导冬眠。在PubMed（最大的生物医学和生命科学数据库）上搜索“人工冬眠”，可以发现1950年代初开始发表的论文数量激增，但在十年左右后逐渐消失。法国外科医生亨利·拉博里（Henri Laborit）是推动这一努力的人之一，他受到动物在蛰伏状态下表现出保护性的启发，试图寻找方法帮助患者在创伤性休克中存活。冬眠疗法，旨在通过对自主神经系统的深度抑制，来抑制对损伤的反应，从而帮助身体愈合。正如医生W.J.科尔夫（W.J. Kolff）在1955年所描述的那样：
人工冬眠试图模仿自然冬眠动物的代谢状态，这些动物在冬眠期间似乎对严重损伤（包括循环暂时停止）和感染具有很强的抵抗力……人工冬眠在紧急情况下暂时建立了一种逆向演化状态，试图模仿那些演化程度低于人类的生物的状态。
“人工冬眠”的关键成分是拉博里发明的“溶解鸡尾酒”（lytic cocktail），其中主要成分最初是一种称为苯噻嗪（promethazine）的药物，后来被氯丙嗪（chlorpromazine）取代——一种由法国罗纳-普朗克公司合成的物质。苯噻嗪最初是为染料工业研发的，后来被引入医学领域，首先用于组织学染色（用于可视化显微结构），然后作为一种被认为对病原体有效的药物，例如对抗疟原虫。氯丙嗪是一种效果非常广泛的药物，因为它能够结合并通常阻断多种内源性神经递质和神经调质的受体，这些递质和调质介导交感神经效应，通常起到提高神经活动水平或兴奋作用的功能。这种广泛的作用激发了为氯丙嗪起各种商品名的灵感，例如Largactil（意为“广泛作用”）和Hibernal（意为“冬眠的”）。这种诱导冬眠的“鸡尾酒”并不被期望导致深度的意识丧失，而是产生一种被令人不安地称为“药理动力性脑叶切除”的状态，一种极度的嗜睡、镇静和行为反应减弱的状态。
在正常的、通常健康的被试中，氯丙嗪的效果被描述为如下：
“[被试]变得昏昏欲睡、无精打采、冷静和冷漠。他们的面容显得非常苍白。皮肤通常温暖而干燥，但比起粉红色，更显苍白……之后，被试抱怨普遍的运动无力，感到寒冷并抱怨口渴。”
根据科尔夫的描述：
“[一名]焦虑、不安、战斗状态、发绀并处于痛苦中的患者，在诱导冬眠后会变得冷静；他不会抱怨疼痛；他看上去像在睡觉，但……如果你按压他断掉的腿或疼痛的腹部，他会有反应。”
科尔夫写道，人工冬眠被发现对“无法恢复”的条件有效，比如在医务人员观察到病情不可控制地恶化、血压下降、抽搐或昏迷时。然而，随着“人工冬眠”的流行，它被用于其他不那么戏剧性的病症，甚至被用作局部麻醉的替代方法，例如支气管镜检查这样相对较轻的手术。
中度低温和由“溶解鸡尾酒”诱导的代谢率降低可能是冬眠疗法的重要组成部分，甚至可能是核心方面。众所周知，低温可能有助于应对潜在的损伤或创伤，例如通过更好地应对失血、炎症、缺氧或提供神经保护。然而，人工冬眠的方法并未长久延续下去。这背后有两个可能的原因。
一个原因是它引发了一些非常强烈的批评。在1966年的文章《诱导低温不是“人工冬眠”》中，医生阿尔弗雷德·亨德森（Alfred Henderson）提醒道：
“低温的恒温动物与冬眠的动物之间存在大量差异……在医学上，除非人们能以一种巧妙和可信的方式应用临床低温以模拟自然冬眠，否则不应该用不恰当的术语误导自己、专业人士和公众。”
另一个可能的原因是，诱导人工冬眠的关键药物——氯丙嗪——反而成为一种具有范式转变意义的抗精神病药物（neuroleptic）。抗精神病药物是一类用于治疗精神病的药物，这一发现将研究重点转向了该化合物的其他、更有前景的应用。
冬眠和睡眠有何不同？
对人工冬眠的诱导缺乏科学理论支持，以及对其底层生物学的理解不足，可能是这一领域进展缓慢的原因。但随着科学家们采用更为细致和谨慎的方法，重要的发现带来了新的希望。在过去几十年中，我们对睡眠和冬眠的分子机制、生理学和神经生理学的理解大大增加。科学家们发现了监测身体能量平衡并对体温调节和代谢控制至关重要的大脑网络和独特的细胞类型。通过现代技术，我们至少可以在人类之外的小型实验室动物中人工启动和结束类似蛰伏的状态，但许多问题仍然存在。
例如——冬眠和睡眠之间的关系是什么？对几种冬眠物种的最新研究显示，动物往往通过睡眠进入冬眠，仿佛睡眠是进入冬眠状态的门户，是通向蛰伏的第一步。那么，睡眠在哪里结束，冬眠又在哪里开始？这是一个没有明确答案的问题。蛰伏和睡眠之间的关系仍然了解得很少，甚至令人困惑，尤其是因为这一领域缺乏明确定义的概念。
冬眠的动物看似在睡觉，但我们用明确的以大脑和行为为中心的标准来定义睡眠，例如不活动、觉醒阈值升高和特定的脑波模式，而冬眠和蛰伏则根据代谢标准来定义。或许，睡眠是从更“原始”的蛰伏状态中演化而来的，而从睡眠到冬眠的动物反映了这一演化的逆向过程？我们是否甚至可以将睡眠视为一种未完成的冬眠形式，当我们的祖先学会在恰当的时刻踩下刹车时，能够控制身体状态而不是陷入蛰伏？
令人惊讶的是，与冬眠相关的深度蛰伏并不总是意味着生物体没有反应。正如该领域的所有研究人员都通过第一手经验了解到的那样，没有什么比需要干预动物，例如测量体温等生理数据，更能破坏蛰伏状态了。上述的仓鼠研究描述了当动物处于蛰伏状态的初期、脆弱阶段时，如果被人为干扰，会迅速出现移动、发声和快速升温的现象。冬眠的动物需要隐私，而观察行为本身就改变了被观察的对象。从冬眠动物中获取可靠数据的唯一策略通常是采用非侵入式的测量方法，这在野生冬眠动物中尤其困难。
只有少数研究仔细观察了冬眠动物的脑波，因此这是一个非常开放的研究领域。研究表明，在相对较高的温度下，冬眠动物的脑电图（EEG）显示出类似于睡眠的脑波模式。然而，当体温下降时，神经活动下降到一个非常低的、几乎是等电位的水平。这种状态通常出现在脑损伤或深度麻醉中，也见于药理诱导的低温时，此时脑活动表现为所谓的“爆发抑制”（burst suppression）模式——即短时间的高神经活动与静止期交替，脑电图呈现平线和活动的交替变化。这种脑活动的其他例子包括未成熟的大脑，例如早产婴儿、新生动物，甚至是培养皿中的神经元培养物。有趣的是，蛰伏状态下的脑活动模式表明大脑网络退化到了一个更原始的状态。这仍然是一个生物学上的悖论，因为在冬眠期间，身体和大脑都可能处于低温状态，新陈代谢率和神经活动仅为正常清醒状态下的一小部分。然而，在这种状态下，仍然存在某种能够监测环境的能力，并在受到干扰时迅速作出反应。一个自然产生的问题是：处于如此剧烈的状态，是否会对大脑功能产生影响？
几十年前的一项引人注目的观察是，冬眠动物并不会一直保持在冬眠状态，而是会以一定的时间间隔“解除冬眠”，间隔时间从几天到几周不等。这一现象最早由动物生理学家布莱恩·巴恩斯（Brian Barnes）及其同事通过监测北极地松鼠（Spermophilus parryii）的体温得以证实。研究人员在检查这些动物冬季的冬眠记录时，发现其体温会周期性地出现显著的尖峰变化。冬眠动物会在短短几个小时内恢复体温，这需要消耗大量能量，随后又重新进入低温状态。虽然我们至今仍不清楚这一现象的原因，但研究发现，在这些所谓的“正常体温唤醒”（euthermic arousals）期间，动物会花费相当多的时间进行睡眠。这引出了一个耐人寻味的观点：动物可能是为了睡眠而从冬眠中恢复体温，然后再回到冬眠状态。
即使在小型的短期蛰伏动物中，例如坎氏侏儒仓鼠（Djungarian hamsters），研究发现它们在从每日的蛰伏中恢复体温后，会进入深度且强烈的睡眠状态，这类似于睡眠剥夺后的反应，就好像它们在蛰伏状态中感到疲惫，需要通过实际的睡眠来弥补。这种现象的原因仍然是一个谜，但一种可能的解释是，冬眠可能导致某种代谢或突触的不平衡，从而需要通过睡眠来恢复。
这一观点引出了许多重要问题，例如：冬眠动物在多次进入这种极端的代谢抑制状态（伴随突触网络的分解）后，是否以及如何保留记忆。一项针对欧洲地松鼠（Spermophilus citellus）的研究表明，这些动物在经过数月的冬眠后，仍然能够通过社会认知记忆测试记住它们熟悉的同类。这表明，对它们而言，真正重要的记忆能够被保护，不会遗忘。这一发现令人鼓舞，因为它为在长途太空旅行中安全地诱导人类冬眠提供了希望。科学家们还认为，这一非凡状态可能被用来理解，甚至治疗脑部疾病。或许有一天，冬眠可以用作一种手段，用于重置异常的脑活动模式或身体失衡，以达到治疗目的。
冬眠的隐喻
将进入冬眠和从冬眠中苏醒的过程与死亡和重生的过程进行类比是很诱人的，也许不足为奇，一些科学家在描述蛰伏状态时开始引用这一隐喻。我之前提到过冬眠的早期定义，它被视为一种介于生与死之间的状态，也许回归这一定义是有用的。定义生与死之间的界限从来不是一门精确的科学，而冬眠与死亡的接近——也许是有机体在仍然活着的情况下能达到的最接近死亡的状态——是其最迷人的方面之一。在深度冬眠中，呼吸和心跳可能会下降到几乎无法检测的程度，身体可能变得冰冷僵硬，而大脑活动几乎消失。
然而，冬眠并不等于死亡。它允许有机体存在于另一维度中，一种类似死亡但并未死亡的状态。生命通常被定义为有机体的存在，它能够感知和改变世界，改变环境，繁殖后代，并留下其存在的痕迹。而冬眠则完全相反——它是对世界的“缺席”，从世界中消失，在熟悉的意义上退缩到不存在的状态，失去自主权，放弃行动力，不再抵抗环境，而是与之融为一体。矛盾的是，这种状态帮助有机体逃避了现实的艰难——通过“无为”，通过消除个体特征。留下的东西越少，越接近一种完整的“非存在”，冬眠的状态就越深、越彻底，也因此更“有效”。
我们自然会羡慕周围众多大小不一的生物已经掌握并完美运用了冬眠的技能，而这对我们而言依然是个未解之谜。是不是因为我们过于执着于试图理解那些可以看见和测量的事物，而忽略了冬眠本质上的特征——那些“不在场”的东西？我们试图理解冬眠的努力，恰恰违背了它的本质：消失，断连，暂停时间，与世界融为一体。这是否正是我们难以真正理解冬眠的原因？
考虑以下例子：当面临威胁时，一些动物会进入一种被称为“冻结”（freezing）的特殊状态。这是“战或逃”反应的极端版本，当战斗毫无意义且在物理的三维空间中无路可逃时，动物找到了一种“逃避”的方式：进入另一种存在维度。它们不仅仅是停止移动，而是通过生理功能的减缓，使自己变得不那么显眼。许多生物还采取了一种假扮身份的策略，这被称为“拟态”（mimicry）。例如，为了欺骗敌人，它们假装自己比实际更大或更危险。这些策略展示了生物面对威胁时的多样应对方式，不仅在行为上隐匿自己，还通过生理和外观上的改变与环境相融合，从而提高生存几率。
而另一种伪装形式是“假装不存在”，或者装死，例如在死亡假象（thanatosis）的情况下。冬眠是否可以被理解为一种精细而极端的伪装形式——一种有机体不仅仅假装死亡，而是经历一种深刻的转变，模糊生与死的界限，以求生存？更好地理解冬眠的生物学意义，以及它如何与其他存在状态和生存方式相关联，是在我们实现人工冬眠之前必不可少的。如果从根本上看，人类可能一直知道如何冬眠，当条件合适，且当其他继续存在的方式不可想象时，我们或许能够重新唤醒这一被遗忘的祖先记忆，并以我们人类自己的方式进入冬眠。
