5 im Ruhezustand Bären lassen Wissenschaftler Einblick in ihre Höhlen

Es gibt mehr los mit hibernating Bären als ein paar Monate der Schönheitsschlaf, nach einer neuen, First of its Kind Studie, die fünf wilden Schwarzbären überwacht, da sie entfernt einen Alaska Winter schlummerten.

Im Gegensatz zu anderen hibernating Tiere, ergab die Studie, vorbeikommen Schwarzbären ihre Körpertemperatur nur ein paar Grad, während gleichzeitig die Verwaltung ihres Stoffwechsels um 75 Prozent (auf die Bedürfnisse des Körpers Energie zu verlangsamen) zu unterdrücken.

Es ist das erste Mal Forscher, eine vollständige Winterschlaf-Saison in einem menschlichem Antlitz Tier und Forscher hoffen, dass die Ergebnisse schließlich helfen könnten menschliche Winterschlaf für medizinische Versorgung oder sogar Raumfahrt – induzieren studiert haben, obwohl solche Fortschritte wahrscheinlich ist es ein langer Weg aus.

"Ein echtes Bedürfnis in der Medizin ist zu induzieren Hypothermie bei Patienten, deren Temperatur und Stoffwechsel, senken können" LiveScience sagte Forscher H. Craig Heller, Biologe an der Stanford University zu studieren. "Wenn Sie der Temperatur des Gehirns nur ein paar Grad nach einem Schlaganfall senken können, können Sie drastisch die Höhe des Schadens aus der Strich... aber jetzt es ist unmöglich, die effektiv verringern. Wenn in der Tat wir herausfinden könnte, wie der Bär biochemisch und physiologisch funktioniert, kann es zu einer Anwendung beim Menschen führen."

Bau einer Höhle

Bären sind seit langem für medizinische Forscher interessant wegen ihrer erstaunlichen Fähigkeiten der Winterschlaf. Zum Beispiel Schwarzbären Fett zu verlieren, während ihre immobile Monate im Winterschlaf, aber im Gegensatz zum bettlägerigen Menschen, sie verlieren wenig Muskeln oder Knochenmasse. Das interessante für Rehabilitation Forscher macht sie, sagte Studienautor Brian Barnes von der University of Alaska Fairbanks, in einer Pressekonferenz über die Arbeit am 17 Februar in Washington, DC.

Überwachung der Schlafgewohnheiten eines 200-Pfund-schwarz-Bären ist nicht einfach. Es ist schwierig, die Gefangenen Tiere zu überwintern, als würden sie in freier Wildbahn, so die meisten bisherigen Forschung auf hibernating Bären intermittierende Bereich Überwachung der wilden Tiere beteiligt hat. Die neue Studie ging einen anderen Weg. Fünf "Ärgernis" Schwarzbären, die immer wieder begab sich zu nahe menschlicher Gemeinschaften in Alaska wurden betäubt und in einer abgelegenen Gegend außerhalb von Fairbanks transportiert. Zwei der lästigen Bären waren weiblich, und die anderen drei waren männlich. Der größte im Bunde wog 227 Pfund (103 Kilogramm).

Jeder Bär war eine gemütliche Holzkiste als eine Höhle, komplett mit Stroh Einstreu und eine Reihe von High-Tech-Sensoren, um die Tiere Sauerstoffverbrauch, Muskelbewegung, Herzfrequenz und Temperatur messen zur Verfügung gestellt.

Die Forscher erfasst jedes zucken die Bären aus während der fünfmonatigen Winterschlaf-Saison von November bis März. Die Bären waren auch chirurgisch implantiert mit einem Funksender einen Herzfrequenz Monitor und einen Stoffwechsel Monitor, so dass das Forscherteam um ihre Eingeweide für einen Monat nach dem Winterschlaf zu verfolgen.

Gekühlte Viecher

Die Bären gerne zu ihren Menschen bereitgestellten Höhlen in ständiger, sagt Heller. Einmal schlief, sank ihre Körpertemperatur von einer normalen 98,6, 100.4 Grad Fahrenheit (37 bis 38 Grad Celsius) auf durchschnittlich 91,4 Grad F (33 Grad C). Dieses Temperaturgefälle war verbunden mit eine 75-prozentige Reduktion der Bären metabolische Rate. Das war überraschend, Heller sagte: In Winterschlaf Kleinsäuger wie Murmeltiere und Eichhörnchen, dauert es 10 Grad Celsius sinken der Körpertemperatur, der Stoffwechsel um die Hälfte zu verlangsamen. Die Bären bekamen ihren Stoffwechsel um 75 Prozent mit halben, dass Temperaturabfall.

"Dieser Rückgang der Stoffwechsel in der Bär ist so viel größer als man erwarten würde", sagt Heller.

Die Bären zeigte ein regelmäßigen zwei - sieben - Tage-Muster in dem ihre Temperatur zwischen 2 und 6 Grad Celsius fallen würde und dann würde sie zittern, um es noch einmal, fanden die Forscher zurück bringen. Die niedrigsten aufgezeichneten Körpertemperatur für die Studienteilnehmer war 86,7 Grad F (30,4 Grad C).

Das ist viel wärmer als kleine Winterschläfer, Heller sagte, dessen Körpertemperatur kann man nach unten fast Einfrieren, wenn die neuronalen Netze in ihren Gehirnen infolgedessen schrumpfen und müssen während der gelegentlichen Reaktivierungen neu aufgebaut werden. Bären möglicherweise in der Lage, diesen Schaden zu vermeiden, sagt Heller.

"Eine Erklärung ist, dass die Bären nicht [ihr so viel wie Kleinsäuger Temperaturabfall], weil sie sich so viel Energie als Fett, groß und mit einem niedrigen Oberflächen-Volumen-Verhältnis zu speichern können", sagt Heller. (Die Elemente, die mehr Wärme, die veröffentlicht wird und also je schwerer ein Körper ausgesetzt mehr Fläche hat zu arbeiten, um eine gesunde Temperatur zu halten.)

Als weitere Bestätigung, die etwas anderes als Temperatur Bär Stoffwechsel reguliert, fanden die Forscher heraus, dass nach dem Winterschlaf, als Körpertemperatur normal war, Stoffwechsel auf etwa die Hälfte der üblichen Rate blieb. Es war zwei bis drei Wochen nachdem die Bären aufgewacht, bevor Stoffwechsel normalisiert getroffen.

Bemerkenswerte Verordnung

Das denkwürdigste Moment der Studie, Heller sei als die Forscher Videokameras eines weiblichen Bären Geburt gefangen. Bären im Februar, während des Winterschlafs, gebären und die Nachkommen pflegen und wachsen bis der Mama Bär aufwacht. Leider starb der Baby-Bär geboren während des Studiums ein angeborener defekt. Aber Forscher konnten beobachten, dass die Mutter ihre Körpertemperatur überhaupt nicht bis nach der Geburt senken, was darauf hindeutet, dass Wärme für Baby Bär Entwicklung wichtig ist.

Aufgrund ihres Status "Ärgernis" wurden die Bären nach dem Studium eingeschläfert. Die Wissenschaftlern berücksichtigte die Tiere Körperchemie Gewebeproben von den Bären für die zukünftige Forschung.

Die Forscher haben keine festen Pläne, die Studie mit mehr Bären zu wiederholen, aber der University of Alaska Barnes erzählte Reportern, wäre es interessant, den Ruhezustand des schwarzen Bären größeren Vetter, der grizzly oder Brauner Bär zu überwachen.

"Es ist verlockend zu spekulieren, dass wie Sie in der Masse zu bewegen, diese Tiere geringere Wärmeverluste..., die sie möglicherweise in der Lage haben, bei noch niedrigeren Temperaturen überwintern," Barnes fügte hinzu, dass der Grizzly Größe eine Herausforderung erweisen könnte: "Wir brauchen eine größere Box."

Sie können folgen LiveScience Senior Writer Stephanie Pappas auf Twitter @sipappas.