Im Winter verlangsamt sich die Zeit. Sie können sich stundenlang mit Ihrem Netflix zusammenrollen, den halben Tag schlafen oder sich für ungesunde Zeiten im Haus aufhalten. Dabei wundern Sie sich vielleicht: Warum nicht einfach alles auslassen, die Unannehmlichkeiten auslassen und den ganzen Winter bewusstlos in einer warmen, gemütlichen Höhle verbringen?
Forscher, die den Menschen auf eine ausgedehnte Raumfahrt vorbereiten wollen, haben den gleichen Gedanken. Sie wollen wissen: Warum überwintern Menschen nicht - und könnten sie es in Zukunft?
Um diese Frage zu beantworten, müssen wir zuerst genau verstehen, was Winterschlaf ist. Folgendes wissen wir: Winterschlaf ist, wenn ein Tier länger inaktiv ist. Oft versteckt sich das Tier vor den Elementen und Räubern und der Stoffwechsel verlangsamt sich auf weniger als ein Viertel seiner normalen Geschwindigkeit. Dies kühlt den Körper der Kreatur und verlangsamt ihren Herzschlag auf nur wenige Male pro Minute, jeweils für bis zu Monate.
"Sie schalten das Pilotlicht wirklich aus", sagt Kelly Drew, Neuropharmakologin an der University of Alaska Fairbanks, die das Gehirn von im Winterschlaf befindlichen Erdhörnchen in der Arktis untersucht. Der Winterschlaf wird oft durch raue Bedingungen, kürzere Tage oder kältere Temperaturen angeregt, die ein Tier dazu veranlassen, Fett anzulegen und sich auf andere Weise auf den Winterschlaf vorzubereiten. Die Kreatur bleibt dann in dieser Zeit der Inaktivität, bis sie das richtige Signal - Licht oder Temperatur - erhält, um sich von ihrer Erstarrung zu befreien.
Doch um diese kraftvolle Anpassung herum gibt es viele Missverständnisse. Zum einen ähnelt der Winterschlaf zwar einem tiefen Schlaf, es wird jedoch nicht angenommen, dass er überhaupt mit dem Schlaf zusammenhängt. Tatsächlich kann es sein, dass Tiere nach dem Aufwachen eine Schlafschuld haben, sagt Drew. "Winterschlaf ist wirklich Energieeinsparung", sagt sie. "Es ist eine Anpassung an die Ressourcenbegrenzung." Ähnlich wie bei der Migration von Vögeln entwickelte sich der Winterschlaf, damit die Tiere Zeiten extremer Härten überstehen können.
"Einige Tiere gehen, andere überwintern und manche Tiere leben einfach damit", sagt Drew. (Dies erklärt, warum Tiere in Zoos keinen Winterschlaf halten: Eine Kreatur mit reichlich Futter, Wasser und Obdach muss sich diesem Prozess nicht unterziehen.)
Zum anderen wird der Winterschlaf normalerweise mit dem Winter in Verbindung gebracht, wenn Tiere wie Bären, Eichhörnchen und Murmeltiere mehrere Monate lang auschecken. Aber Winterschlaf ist nicht ausschließlich ein Verhalten bei kaltem Wetter, sagt Drew. Reptilien, Amphibieninsekten und sogar einige Säugetiere wie der madagassische Zwergmaki praktizieren den Winterschlaf bei warmem Wetter, der als Ästhetisierung bezeichnet wird, um Dürreperioden oder extreme Temperaturen zu vermeiden, indem sie unter der Erde abkühlen.
Obwohl die Forscher verstehen, wie sich der Winterschlaf entwickelt haben könnte, ist überraschend wenig über den tatsächlichen Prozess im Körper bekannt. Bisher haben Wissenschaftler beispielsweise in Winterschlaf-Tieren keine einzigartigen Gene gefunden. Darüber hinaus weiß niemand, was genau diese vorhandenen Gene reguliert, um den Prozess des Winterschlafens bei einigen Tieren und nicht bei anderen - wie zum Beispiel beim Menschen - zu ermöglichen.
"Wir wissen nicht einmal, welche Genexpression für den Winterschlaf erforderlich ist", sagt Drew.
Jim Preston weckt im Film "Passengers" einen Mitreisenden aus dem Winterschlaf. In dem Film überwintern Menschen, um die 120-jährige Reise zu einem anderen Planeten zu überleben. (Columbia Pictures) Dieses Rätsel ist umso dringlicher geworden, als Menschen die erste bemannte Mission zum Mars unternehmen. Die Idee des „Tiefschlafens“ - abgesehen von Weltraum-Science-Fiction-Filmen wie Alien and Now Passengers - ist nun eine echte Möglichkeit für Wissenschaftler, die sicherstellen möchten, dass menschliche Astronauten während einer monatelangen oder sogar jahrelangen Reise zu anderen überleben Planeten. Einer dieser Wissenschaftler ist Drew, der sich mit einer Firma namens Spaceworks Enterprises über ein von der NASA finanziertes Projekt berät, um Menschen für die Raumfahrt in den Winterschlaf zu versetzen.
Laut Drew sind keine Fälle von natürlichem Winterschlaf beim Menschen bekannt. Aber sie hat Anekdoten über Winterschlaf-ähnliche Erlebnisse in ihren Forschungen gehört, einschließlich der Praxis der "Lotska", in der russische Bauern vor einem Jahrhundert angeblich den harten Winter ertragen, indem sie nur einmal am Tag für 6 Monate aufwachen, um eine kleine Menge davon zu konsumieren Brot und Ale. Herbert Benson, Kardiologe an der Harvard-Universität, hat auch buddhistische Mönche aufgezeichnet, die durch bestimmte Meditationstechniken ihren Stoffwechsel um 64 Prozent senken konnten.
Derzeit untersucht Spaceworks jedoch Techniken, die bereits in der Medizin angewendet werden, nämlich die therapeutische Unterkühlung. Diese Technik, die vor mehr als 70 Jahren erstmals medizinisch angewendet wurde, umfasst das Kühlen des Körpers einer Person bis nahe an den Gefrierpunkt von Wasser (32 Grad Fahrenheit), um ihre Zell- und Gehirnfunktionen zu verlangsamen. Diese Technik kann das Gewebe eines Patienten vor Schäden aufgrund von Sauerstoff- oder Blutmangel schützen, normalerweise nach einem Herzinfarkt oder einer Operation wie einer Herztransplantation. (Hinweis: Dies sollte nicht mit dem Trend der Kryotherapie verwechselt werden, die wenig wissenschaftlichen Hintergrund hat und mit mehreren Todesfällen in Verbindung gebracht wurde.)
Während die therapeutische Unterkühlung normalerweise für ein oder zwei Tage angewendet wird, stellt John Bradford, Präsident von Spaceworks, fest, dass eine Frau in China zwei Wochen lang gekühlt war, damit ihr Gehirn von einer traumatischen Verletzung geheilt werden konnte. Sie erholte sich vollständig und kehrte in ihr tägliches Leben zurück. Es wurde jedoch keine andere Anwendung von therapeutischer Hypothermie in dieser Länge oder länger aufgezeichnet, so dass unklar bleibt, wie lange die Technik sicher angewendet werden kann.
Bradford plant, Menschen in wochenlange Ruhephasen zu versetzen und dabei Techniken zur Kühlung von Körper und Gehirn einzusetzen, die der therapeutischen Unterkühlung ähneln, um Platz und Ressourcen für ausgedehnte Reisen zum Mars zu sparen. "Es ist näher an der Realität als es sich anhört, aber es gibt noch viele Fragen und eine Menge Entwicklungsbedarf", sagte Bradford im Dezember gegenüber Popular Science zu dem Projekt.
Trotzdem sind noch einige Hürden zu überwinden, betont Drew. Der Winterschlaf ist nicht nur eine Frage des Stoffwechsels. es beinhaltet eine Vielzahl anderer verwandter Anpassungen. An erster Stelle steht dabei die Abfallwirtschaft. Tiere, die überwintern, sind in der Lage, ihr Wasserlassen und ihren Stuhlgang während des Winterschlafes im Wesentlichen zu stoppen, sagt Drew, manchmal durch einen Prozess der Reabsorption, um Nährstoffe zu erhalten. Leider können Menschen dies nicht tun, obwohl Drew von Vorschlägen wie der Verwendung von Rektalkathetern gehört hat.
Und selbst wenn wir das Poo-Problem herausfinden, gibt es andere Herausforderungen. Körpertemperaturen unter 37 Grad Fahrenheit neigen dazu, den menschlichen Verdauungstrakt zu stören und können Schmerzen verursachen. Kalte Temperaturen können auch das Immunsystem unterdrücken und Menschen anfälliger für Infektionen machen. Es könnte sich herausstellen, dass Menschen einfach nicht für den Winterschlaf gedacht waren.
Auf der weniger wissenschaftlichen Seite müsste der betreffende Mensch dem Winterschlaf zustimmen - was möglicherweise keine ansprechende Option ist. Sich selbst in einen verletzlichen Zustand des Winterschlafes zu versetzen und Wochen oder Monate Ihres Lebens zu verpassen, ist etwas, das viele Menschen möglicherweise zögern, sich zu entscheiden. Bradford berichtete dem Inverse Magazine, dass der Astronaut Buzz Aldrin bei einer Konferenzpräsentation die Idee des Winterschlafens ablehnte, weil er die Reise dorthin nicht verpassen wollte.
Bradford glaubt jedoch, dass sich die praktischen Bedenken irgendwann durchsetzen werden. "Wenn es den Unterschied bedeutet, ob man zum Mars gehen kann oder nicht", sagt Bradford, "dann wird es wohl jeder tun."
Wenn Wissenschaftler es dem Menschen ermöglichen, während der Raumfahrt einen Winterschlaf zu halten, wird dies mit Sicherheit eine große Leistung sein. Aber das vielleicht Erstaunlichste am Winterschlaf ist, dass die Menschen gelernt haben, ohne ihn zu überleben - in so rauen Umgebungen wie der Arktis und der Tundra - seit Jahrtausenden. Von der Anpassung unserer Ernährung an den Bau von Iglus bis zum Tragen von Tierhäuten haben die arktischen Gemeinden unsere Unfähigkeit, in eine winterlange Stille zu geraten, mehr als kompensiert. Während wir also Bären und Fußmäuse bestaunen können, geben Sie uns auch etwas Anerkennung.
