هر بهار، با طولانی‌تر شدن روزها در شمال و آب شدن برف‌ها به جویبارها، حیوانات خواب‌آلود از گریزلی گرفته تا سنجاب‌های زمینی از خواب زمستانی بیدار می شوند. وسوسه انگیز است که بگوییم آنها در حال “بیدار شدن” هستند، اما خواب زمستانی پیچیده تر و مرموزتر از یک خواب طولانی ساده است: هر حیوانی که می تواند ماه ها را در زیر زمین بدون خوردن یا آشامیدن سپری کند و همچنان آماده برای رویارویی با جهان باشد، به وضوح بر یک کار شگفت انگیز تسلط یافته است. ترفند زیست شناسی
فهرست حیواناتی که به خواب زمستانی می روند شامل انواع جوندگان، برخی از دوزیستان و حتی چند پسته نخستی (چند گونه از لمورهای کوتوله) می شود، اما خرس ها به معنای واقعی کلمه بزرگترین زمستان گذران از همه آنها هستند. خرس های گریزلی و سیاه بالغ با انرژی و کنجکاوی کودکان پیش دبستانی به وزن بازیکنان فوتبال آمریکایی یا بیشتر وزن دارند، اما آنها برای ماه ها مشکلی ندارند.
النا گراچوا، نوروفیزیولوژیست در دانشگاه ییل در نیوهون، کانکتیکات، می‌گوید رقصی که برای خاموش کردن موجودی به این بزرگی انجام می‌شود، توضیح ساده‌ای را رد می‌کند. او می گوید: «خواب زمستانی آنقدر پیچیده است که نیاز به سازگاری در سطوح مختلف دارد.
گراچوا، که کاوشی در زمینه فیزیولوژی خواب زمستانی را در بررسی سالانه زیست شناسی سلولی و تکاملی 2020 نویسندگی کرده است، توضیح می دهد که خواب زمستانی خرس، بینش های مهمی در مورد عملکرد پستانداران بزرگ، به ویژه ما ارائه می دهد. درک بهتر این فرآیند به طور بالقوه می تواند رویکرد ما را نسبت به طیف گسترده ای از شرایط انسانی، از جمله سکته مغزی، پوکی استخوان، بیماری پارکینسون و آلزایمر تغییر دهد (به نوار کناری مراجعه کنید).
با گرم شدن آب و هوا و کوتاه‌تر شدن زمستان‌ها، خرس‌ها نیز باید در مفهوم خواب زمستانی تجدید نظر کنند. نحوه پاسخ آنها در مورد تعهد آنها به چرت های زمستانی و در مورد ارتباط عمیق بین آب و هوا و رفتار حیوانات می گوید.
خرس ها روشی را برای خواب زمستانی در نظر می گیرند که بسیار متفاوت از سایر افراد در خواب هستند. سنجاب های زمینی قطب شمال می توانند به طور موقت دمای بدن خود را بدون یخ زدن جامد به -3 درجه سانتی گراد (27 درجه فارنهایت) کاهش دهند. در مقابل، خرس‌ها در لانه‌های زمستانی خود به سختی گرمای خود را از دست می‌دهند، اما همچنان واجد شرایط خواب زمستانی هستند زیرا متابولیسم آنها تا حد خزیدن کند می‌شود. این فرآیندی است که برایان بارنز، جانورشناس دانشگاه آلاسکا فیربنکس، و همکارانش بیش از یک دهه پیش با مطالعه خرس‌های سیاه در خواب زمستانی در لانه‌های مصنوعی، آن را به دقت دنبال کردند.
اتاق‌های زمستانی در واقع اتاق‌هایی بودند که می‌توانستند اکسیژن دریافتی و تولید دی‌اکسید کربن را اندازه‌گیری کنند، معیارهای مهم متابولیسم، در حالی که حسگرها دمای بدن را ردیابی می‌کردند. این اولین مطالعه ای بود که به طور قطعی نشان داد که حیوانات می توانند بدون خنک شدن به خواب زمستانی بروند.
بارنز می‌گوید: با این حال، خرس‌های خواب زمستانی فقط در زمستان استراحت نمی‌کنند. آنها واقعاً خاموش می شوند و به طور کامل پارامترهای زندگی روزمره خود را بازنشانی می کنند. او می‌گوید: «آنها می‌روند، دو یا سه بار دور می‌چرخند، دراز می‌کشند و شش ماه همین‌طور می‌مانند،» و فقط هر چند روز یک‌بار بلند می‌شوند تا طرف خود را عوض کنند. “خواب زمستانی محدودیت های بیرونی آنچه را که ممکن است از نظر عملکرد پستانداران مشخص می کند.” بارنز خاطرنشان می‌کند که خرس‌های خرس اغلب در طول خواب زمستانی بدون خوردن یا آشامیدن از دوقلوها یا سه قلوها شیر می‌دهند و به خاطر توله‌هایشان به ذخایر چربی و آب خود ضربه می‌زنند.
برای انسان ها، این سطح از بی حالی هزینه دارد. چه در حال بهبودی در تخت بیمارستان باشیم و چه سوار بر موشک به مریخ، ماهیچه‌هایمان پژمرده می‌شوند و استخوان‌هایمان پس از ماه‌ها عدم تحرک نازک می‌شوند. خرس ها چنین مشکلی ندارند. بخشی از راز استخوان های قوی آنها اکنون آشکار شده است. در سال 2021، بارنز و همکارانش مطالعه‌ای منتشر کردند که نشان می‌داد خرس‌های در خواب زمستانی قادرند ژن‌های مرتبط با تجزیه استخوان را خاموش کنند.
محققان پیشنهاد می کنند که ممکن است روزی بتوان همین فرآیند را در افراد برای جلوگیری از پوکی استخوان دستکاری کرد. بارنز اضافه می‌کند که چنین رویکردی می‌تواند به ویژه برای افرادی که در بستر استراحت طولانی مدت هستند، یعنی نزدیک‌ترین انسانها به خواب زمستانی، مفید باشد.
