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近日，中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所（以下简称“深圳先进院脑所”）/深港脑科学创新研究院（以下简称“深港脑院”）王虹和戴辑团队，在The Innovation杂志在线发表了题为“Primate preoptic neurons drive hypothermia and cold defense”的文章，首次在非人灵长类上实现了基于中枢神经调控的稳定体温调节，揭示了下丘脑视前区在灵长类动物体温调节中的作用，绘制了体温降低过程中全脑特异激活的神经网络，以及灵长类对抗失温的体温保护机制，从而为潜在的临床转化和空间应用提供理论和实验支撑。

图1：文章上线截图

2021年Science杂志公布了新版的全球125个重要科学问题。其中一个就是：人类可以冬眠吗？之所以期盼冬眠，原因多种多样。有的希望在冬眠中飞往外太空，有的希望在冬眠中得到生命的延续。但是在现实世界，我们距离人工冬眠究竟还有多远呢？中国科学院深圳先进技术研究院最新的研究成果和你一起解读。

冬眠（Hibernation）是一些物种为了适应极端生存环境，趋同演化出的一种周期性的生理现象。冬眠（连续多日的休眠）与日间休眠（Torpor）的动物，通过抑制代谢率，达到全身水平的低体温、低能量消耗，同时这个过程也伴随着基因表达、解剖结构、生理参数的剧烈变化。在休眠过程中，虽然动物停止进食、饮水等维系生存的必要行为，但是在从休眠中苏醒后，动物继续生存，其肌肉却不发生萎缩。有研究表明，休眠的动物对衰老和辐射有着一定的抵抗作用，似乎休眠“百利而无一害”。

但是动物界中，能自然休眠的动物并不多，其中只包含一种灵长类动物，即狐猴（Lemur）。其他包括人类在内的灵长类动物都不能自然休眠。通过不断研究，科学家希望破解自然休眠动物的奥秘，建立诱发休眠的技术，并在人体中也实现休眠。但是迄今为止，还没有一种“神药”，能在灵长类动物中诱导休眠的现象。

随着神经科学研究的进步，下丘脑视前区（POA）逐渐成为研究热点。在转基因小鼠脑内，特异性激活该脑区神经元，可以促使动物在1-2个小时内降低体温至28℃，并且维持十余个小时低温状态。同时，该调控还促进小鼠增加散热，降低心率和活动量。这个现象与小鼠的天然休眠有类似之处。如果特异激活相同脑区，是否可以在非人灵长类动物中实现定时降低体温甚至休眠呢？

深圳先进院脑所王虹和戴辑团队，利用化学遗传学工具，以非人灵长类动物为模型，展开神经调控体温研究。该团队发现，升高POA脑区一类进化保守的兴奋性神经元的活性，可以促进动物降低体温（如图2）。

图2：激活猕猴POA神经元降低了体核温度

但是与小鼠存在显著差异的是，非人灵长类动物对体温的变化非常敏感。当体温降低约0.5℃的时候，动物已经通过加速心率、肌肉颤栗、收缩外周血管等自主神经机制产热，拮抗体温的降低。同时动物大幅增加运动量，通过运动产热，抵御体温的降低（图3）。由此可见，非人灵长类动物有着更强的御寒能力，其体温调节机制较小鼠更加精密复杂。仅仅是通过神经刺激单一核团很难达到大幅降低体温的目的。

图3：灵长类为对抗失温而启动一系列体温保护行为

为了进一步了解POA调控体温的脑网络机制，作者还通过功能核磁共振成像的方法评估了POA激活前后全脑水平的神经网络变化，发现化学遗传学刺激方法不仅激活了POA局部网络，也特异地激活了与温度、心率以及内感相关的多个核团（如岛叶皮层IC等，图4），从而绘制了体温降低过程中，全脑特异激活的神经网络。

图4：体温降低过程中全脑功能连接变化

该研究利用化学遗传学手段，通过操控下丘脑兴奋性神经元，首次实现了灵长类动物的可靠体温调节。该研究还探索了灵长类体温调节中枢的功能以及神经网络连接，为潜在的临床转化和空间应用提供理论和实验支撑。