بسیاری از ما انسان‌ها در فصول پاییز و زمستان احساس خواب آلودگی می‌کنیم؛ اما برخی حیوانات یک قدم از ما فراتر رفته و تمام طول زمستان را می‌خوابند. بیشتر افراد خواب زمستانی را با خرس می‌شناسند، اما جالب است بدانید حیوانات زیادی مانند خفاش‌، سنجاب، خار پشت، زنبور و مار هم می‌توانند به خواب زمستانی بروند. اما آیا ما انسان‌ها هم می‌توانیم تحت شرایطی خاص تمام طول زمستان را بخوابیم؟ برای پاسخ به این پرسش، ابتدا باید با ساز و کار و دلایل رفتن به خواب زمستانی در حیوانات آشنا شویم.

واضح‌ترین دلیل برای رفتن به خواب زمستانی، دوری از سرما است. خواب زمستانی یک دوره‌ی طولانی از رخوت بدنیاست که در آن بدن با پایین آوردن حرارت خود و کاهش دادن سرعت ضربان قلب و تنفس، میزان سوخت و ساز خود را کاهش داده و در نتیجه به صرفه جویی انرژی می‌پردازد. شرایط سخت زمستان باعث می‌شود تا بسیاری از حیوانات با فربه کردن خود در تابستان بتوانند در طول فصل سرما تنها با استفاده از چربی ذخیره شده دوام بیاورند.

خواب زمستانی معمولاً در حیوانات مناطق سردسیر دیده می‌شود؛ اما این قاعده بدون استثناء  نیست. برخی حیوانات مانند لمور کوتوله در ماداگاسکار و جوجه تیغی آفریقایی در زیمبابوه هم به خواب زمستانی فرو می‌روند. علاوه بر این، خواب زمستانی تنها محدود به فصول سرد نمی‌شود.

نتایج تحقیق بر روی گونه‌ای از موش‌های آفریقایی در سال ۲۰۱۵ نشان داد که آن‌ها حتی بعد از تمام شدن شرایط سرد آب و هوایی همچنان به خواب زمستانی خود ادامه می‌دادند. برخی از آن‌ها تا بیش از ۱۱ ماه در خواب زمستانی بوده‌اند که خود طولانی‌ترین دوره‌ی خواب زمستانی به شمار می‌رود که تا به حال در طبیعت مشاهده شده است.

کلاودیا بیبر از دانشگاه دامپزشکی وین اتریش که بر روی این موش‌ها تحقیق کرده می‌گوید:

این مدت زمان برای خواب زمستانی به طرز قابل توجهی طولانی است. مشخص است که دلایل دیگری به جز سرما برای خواب زمستانی وجود دارند. دلیل اصلی ممکن است در غذای این جانوران باشد. درخت مخصوصی که میوه‌ی آن خوراک اصلی این جوندگان را تشکیل می‌دهد، برخی سال‌ها محصول نمی‌دهد. این حیوانات باهوش نیز ظاهراً به نحوی می‌توانند این موضوع را پیش‌بینی کرده و تمام طول آن سال را بخوابند.

علاوه بر کمبود غذا، ممکن است دلایل دیگری نیز در به خواب رفتن حیوانات دخیل باشند. یکی از مهم‌ترین علل مرگ پستانداران کوچک جثه، خورده شدن توسط جانوران شکارچی است. جوندگان کوچک با رفتن به خواب زمستانی می‌توانند خود را از چشم شکارچیان مخفی کنند.

پروانه‌های سفید جنوب اسپانیا نیز رفتار مشابهی از خود نشان می‌دهند. آن‌ها به مدت سه ماه در تابستان به حالتی از رخوت و صرفه جویی انرژی فرو می‌روند که با نام aestivation یا خواب تابستانی شناخته می‌شود. تحقیقی در سال ۲۰۱۴ نشان داد که پروانه‌های سفید با این کار از خورده شدن تخم‌هایشان توسط نوعی زنبور جلوگیری می‌کنند.

توماس راف از دانشگاه وین اتریش می‌گوید:

تا به حال گمان بر این بود که حیوانات تنها برای صرفه جویی در مصرف انرژی در شرایط سخت غذایی و آب و هوایی به خواب زمستانی فرو می‌روند، اما ظاهراً بسیاری از حیوانات برای فرار از دست شکارچی به این تکنیک متوسل می‌شوند.

در حالی که دانشمندان اطلاعات خوبی از نحوه‌ی تکامل خواب زمستانی در جانوران در اختیار دارند، اما هنوز نمی‌دانند این فرآیند برای اولین بار چه زمانی و در کدام جانور به وجود آمده است.

راف در این باره می‌گوید:

احتمال می‌رود اولین بار، دایناسورهایی که در نزدیکی قطب شمال زندگی می‌کرده‌اند برای زنده ماندن در زمستان‌های طولانی به خواب زمستانی فرو رفته باشند. تنها اشکال این تئوری این است که خواب زمستانی بر روی ریزساختارِ استخوانی جانوران، اثراتی از خود به جای می‌گذارد و تا به حال فسیلی از دایناسورها با چنین اثری یافت نشده است.

حتی اگر دایناسورها اولین جانداران با قابلیت رفتن به خواب زمستانی نبوده باشند، این مکانیزم دارای قدمتی چندین میلیون ساله در جانوران است؛ چرا که در نمونه‌هایی از هر سه دسته‌ی عمده‌ی پستانداران این تکنیک تکاملی را می‌توان یافت و این در حالی است که این سه دسته ده‌ها میلیون‌ها سال پیش از یکدیگر منشعب شده‌اند. این یعنی برخی از حیواناتی که ما انسان‌ها از نسل آن‌ها هستیم نیز می‌توانسته‌اند به خواب زمستانی فرو بروند.

به نظر می‌رسد ما انسان‌ها طی فرآیند فرگشت، قابلیت‌های لازم برای خواب زمستانی را از دست داده باشیم. برای مثال می‌توان به عدم توانایی پمپاژ خون توسط قلب انسان در دماهای پایین اشاره کرد.

قلب در پاسخ به کلسیم منقبض می‌شود و تجمع مقدار زیادی از این عنصر در اطراف آن منجر به ایست قلبی خواهد شد. در دماهای پایین (کمتر از ۲۸ درجه‌ی سانتی گراد) قلب انسان نمی‌تواند کلسیم اضافه را دفع کند و در نتیجه از حرکت خواهد ایستاد.

در مقابل، قلب حیواناتی که به خواب زمستانی فرو می‌روند حتی در دمای ۱ درجه‌ی سانتی گراد نیز همچنان به تپش ادامه خواهد داد. قلب این حیوانات دارای پمپ‌های مخصوصی است که کلسیم اضافه را دفع می‌کند. اما چرا قلب ما انسان‌ها از وجود چنین پمپ‌هایی محروم است؟

انسان‌ها در مناطق استوایی آفریقا تکامل پیدا کرده‌اند و در نتیجه در تمام طول سال به مقدار ثابتی از مواد غذایی دسترسی داشته‌اند. این یعنی ما هرگز برای فرار از شرایط سخت غذایی یا آب و هوایی مجبور نبوده‌ایم به خواب زمستانی فرو برویم.

البته دانشمندان به تازگی با یافتن گونه‌هایی از جانوران استوایی که می‌توانند به خواب زمستانی فرو بروند، درستی فرضیه‌ی بالا را زیر سوال برده‌اند. نکته‌ی جالب اینجا است که چشم‌گردها (لوریس) که از قابلیت رفتن به خواب زمستانی برخوردارند، متعلق به راسته‌ی نخستی‌سانان هستند؛ همان راسته‌ای که میمون‌ها و انسان‌ها نیز در آن قرار می‌گیرند. این یعنی ریشه‌ی استوایی ما انسان‌ها ممکن است در کاهش توانایی ما برای رفتن به خواب زمستانی موثر بوده باشد، اما نمی‌تواند تنها دلیل برای آن باشد.

شاید دلیل مهم‌تر از شرایط آب و هوایی که در آن تکامل پیدا کرده‌ایم، این حقیقت باشد که ما انسان‌ها در راس هرم غذایی قرار داریم و می‌توانیم حتی حیوانات بسیار بزرگ‌تر از خودمان را نیز شکار کنیم. بنابراین هیچگاه لازم نبوده تا برای فرار از تهدید شکارچی‌ها به خواب زمستانی برویم.

دلیل دیگر ممکن است چثه‌ی بزرگ‌مان باشد. حیواناتی که به خواب زمستانی می‌روند به طور متوسط ۷۰ گرم وزن دارند. البته استثنائاتی نیز در این زمینه وجود دارد که خرس واضح‌ترین آن‌ها است، اما خواب زمستانی خرس‌ها به عمیقی خواب دیگر حیوانات نیست. بطور کلی لیستی از دلایل برای رفتن به خواب زمستانی توسط یک جاندار وجود دارد که حتی یک مورد از آن‌ها در مورد انسان صدق نمی‌کند.

خواب زمستانی البته معایبی را نیز با خود به همراه دارد. حیواناتی که از این تکنیک استفاده می‌کنند اساساً سیستم ایمنی ندارند و با یک عفونت جزئی از پای در می‌آیند. خواب زمستانی همچنین ممکن است بر روی حافظه تاثیر گذار باشد. در سال ۲۰۰۱، اوا میلسی از دانشگاه وین به تعدادی سنجاب یاد داد که چگونه از یک پازل عبور کنند. سپس گروهی از آن‌ها را به خواب زمستانی فرو برد و آزمایش را مجدداً تکرار کرد. گروهی که به خواب زمستانی رفته بودند، عبور از پازل را فراموش کرده بودند.

اما این دلیل نمی‌شود که دانشمندان بر روی مهندسی خواب زمستانی مصنوعی برای انسان تحقیق نکنند. راب هنینگ، متخصص بیهوشی از دانشگاه گرونینگ هلند با همکاری ناسا بر روی این موضوع کار می‌کند.

به عقیده‌ی هنینگ، خواب زمستانی دو مزیت اساسی برای فضانوردان آینده با خود به همراه خواهد داشت. از طرفی می‌تواند حجم ملزومات گران‌بهایی که لازم است فضانوردان با خود به فضا ببرند را کاهش دهد و از طرف دیگر می‌تواند از سلامت آن‌ها در فضا محافظت کند. او می‌گوید:

یکی از آزار دهنده‌ترین چیزها برای فضانوردان در ایستگاه بین المللی فضایی این است که مجبورند تا ۶ ساعت در طول روز ورزش کنند؛ در غیر این صورت استخوان‌های آن‌ها دچار آتروفی (ضعف) خواهد شد. اما فعالیت بدنی در شرایط سفینه‌های فضایی (دمای بالای ۳۰ درجه و هوای غنی از دی اکسید کربن) بسیار سخت است. اگر فضانوردان می‌توانستند به خواب زمستانی فرو روند، دیگر لازم نبود به فعالیت بدنی در فضا بپردازند. حیواناتی که با استفاده از این تکنیک نیمی از طول سال را می‌خوابند، نه عضلات‌شان ضعیف می‌شود، و نه از پوکی استخوان رنج می‌برند.

خواب زمستانی همچنین می‌تواند جان فضانوردان را نیز نجات بدهد. هنینگ در این باره می‌گوید:

گزارش‌هایی وجود دارند که نشان می‌دهند حیوانات هنگام خواب زمستانی از آسیب‌های ناشی از تشعشعات در امان هستند. تشعشعات در فضا از اهمیت بالاتری نسبت به زمین برخوردارند. در حال حاضر افراد تنها حدود یک سال می‌توانند در فضا بمانند. در صورت ماندن بیش از این مقدار در فضا، آسیب‌های ناشی از تشعشعات احتمال ابتلای آن‌ها به سرطان را بسیار افزایش خواهد داد. اگر بتوانیم انسان را به خواب زمستانی ببریم، و اگر این کار از ما در مقابل تشعشعات محافظت کند، ماموریت‌های فضایی با طول بسیار بیشتری از آنچه امروز امکانش وجود دارد، ممکن خواهد شد.

حتی ممکن است خواب زمستانی در مسکونی کردن سیارات دیگر نیز به یاری انسان بیاید. در حالت عادی، امکان بچه‌دار شدن در فضا وجود ندارد؛ چرا که تخمک و اسپرم در شرایط تشعشع بالا به قدری آسیب می‌بینند که امکان به دست آمدن فرزندان سالم بسیار پایین خواهد آمد. به عقیده‌ی دکتر هنینگ، با مطالعه بر روی آرایش ژنتیکی دیگر نخستی‌سانانی که به خواب زمستانی می‌روند (مانند لمور ماداگاسکار)، شاید بتوانیم روزی این قابلیت را در انسان‌ها نیز ایجاد کنیم.

البته در صورت موفقیت در رفتن به خواب زمستانی ممکن است با همان معایبی که حیوانات با آن روبرو هستند (مانند از دست دادن حافظه) روبرو شویم. مثلاً شاید بتوان فضانوردان را به خواب زمستانی فرو برد، اما ممکن است هنگامی که آن‌ها از خواب بیدار شوند، اصلاً ندانند که چه کسی هستند و قرار است چه کاری را انجام بدهند.

حتی اگر نتوان انسان را به خواب زمستانی فرو برد، تقلید از برخی فرآیندهای مرتبط با خواب زمستانی و پیشرفت‌هایی علمی که در راه رسیدن به آن حاصل خواهد شد، ممکن است در درمان برخی امراض به انسان کمک کند.

وقتی حیوانی به خواب زمستانی فرو می‌رود، برخی اعضای بدنش علائم بیماری از خود نشان می‌دهند. برای مثال به نظر می‌رسد که ریه‌ها از آسم رنج می‌برند و مغز دچار آلزایمر شده است. اما به محض اینکه حیوان از خواب بیدار می‌شود، تمامی این تغییرات به حالت عادی باز می‌گردند.

برای مثال، نتایج تحقیقاتی در سال  ۲۰۰۸ نشان داد که خرس‌های قطبی توده‌ی استخوانی خود را در طول خواب زمستانی از دست نمی‌دهند. خرس‌های قطبی ماده حتی قادرند خواب ۶ ماهه را از خرس‌های قهوه‌ای نیز بهتر تحمل کنند. دانشمندان هنوز نمی‌دانند که چطور چنین چیزی ممکن است، اما مطالعه بر روی آن می‌تواند به درمان پوکی استخوان در انسان‌ها منجر شود.

شرکت داروسازی هلندی سولفاتک در حال بررسی موادی است که «بر اساس مکانیزم‌های خواب زمستانی»، اثر محافظتی در انسان ایجاد می‌کنند. یکی از این مواد SUL-121 نام دارد و از آن برای درمان اختلالی با نام «انسداد مزمن ریوی» استفاده شده است.

در حال حاضر علیرغم ایکه چنین درمان‌هایی بسیار نظری یا در مراحل ابتدایی توسعه هستند، اما ثابت می‌کنند که حتی اگر هرگز نتوانیم به خواب زمستانی فرو برویم، مطالعه بر روی آن می‌تواند برایمان مفید باشد.