休眠、麻木和冬眠

动物通过进入受调节的代谢降低状态来度过寒冷、炎热或食物短缺，从每天几小时的麻木到数月的冬季冬眠。

Definition

休眠是一种暂停或大大降低活动和代谢的普遍状态，其中麻木是短期的，冬眠是长期的季节性休眠，所有这些都涉及在不利条件下通过调节性降低代谢率和通常的体温来节约能量。

Scope

本主题涵盖代谢抑制的生理学：日麻木、季节性冬眠、夏蛰和滞育；这些状态下体温和代谢率的降低；受控的进入、维持和苏醒；以及所涉及的能量节约和生理挑战。它探讨了这些状态如何延长动物对恶劣或资源匮乏条件的耐受性。内容具有比较性和机制性。

Core questions

• 为什么动物会进入麻木或冬眠而不是保持活跃？
• 在这些状态下，体温和代谢率会下降到什么程度？
• 冬眠动物如何度过漫长的寒冷并周期性地重新升温？
• 休眠状态在日、季节和发育时间尺度上有什么不同？

Key theories

受调节的代谢抑制

麻木和冬眠是代谢率的主动控制性降低，通常远低于单独降低体温所能导致的程度，从而在动物仍能苏醒并恢复正常功能的同时，实现大量的能量节约。

休眠的能量预算基础

当保持活跃和温暖的能量成本超过可用资源时，动物会进入休眠状态，从而通过降低代谢来节约储存的能量和水分，直到有利条件恢复。

Mechanisms

在麻木和冬眠中，恒温动物会降低其体温调节设定点，并允许体温降至接近环境温度，同时代谢率降至正常水平的一小部分，这通常不仅仅是温度本身所能解释的，因为代谢受到主动抑制。日麻木持续数小时，被小型鸟类和哺乳动物用于度过寒冷的夜晚或禁食；季节性冬眠持续数周至数月，其间会周期性地自发苏醒，动物利用储存的脂肪和棕色脂肪组织产热来重新升温。夏蛰是对高温和干旱的类似反应，而滞育是昆虫和其他动物的程序性发育停滞。在整个过程中，动物必须保护细胞免受寒冷，在低温下管理酸碱和离子平衡，并保持苏醒的能力，这使得这些状态成为一种严格受控的代谢抑制形式，而非简单的冷却。

Clinical relevance

研究冬眠和代谢抑制的生理学，旨在深入了解在低温和血流减少期间保护组织以及代谢调节。本条目为教育参考资料，不提供医疗指导。

History

包括Bartholomew和Pengelley在内的比较生理学家记录了麻木的模式和冬眠的节律性苏醒，对棕色脂肪组织的研究揭示了冬眠动物如何重新升温，从而确立了休眠是一种受调节且可逆的代谢降低状态，而非单纯的被动冷却。

Key figures

• Charles Richard Taylor
• Knut Schmidt-Nielsen
• George Bartholomew
• Eric Pengelley

Seminal works

• schmidtnielsen1997
• hill2016
• randall2002

Frequently asked questions

冬眠仅仅是深度睡眠吗？

不是。冬眠是代谢率和体温的受控下降，远超睡眠，冬眠动物会周期性地重新升温；这是一种旨在节约能量的独特生理状态。

麻木和冬眠有什么区别？

麻木是持续数小时的短暂代谢降低，通常用于过夜，而冬眠是持续数周至数月的长期季节性麻木，伴有周期性苏醒。