Ẩn trong hang suốt mùa đông, rồi xuất hiện trở lại khi xuân đến. Nhìn cách sống ấy, chúng ta rất dễ nghĩ: “Được ngủ liền mấy tháng chắc thích lắm.” Nhưng khi tìm hiểu về ngủ đông, ta lại gặp những hiện tượng khó giải thích bằng hình ảnh một giấc ngủ trưa kéo dài. Chẳng hạn, sau khi thân nhiệt tăng trở lại, động vật mới tiếp tục bước vào giấc ngủ.
Điểm mấu chốt không chỉ là chúng đã ngủ bao lâu, mà còn là cơ thể đã dùng bao nhiêu năng lượng. Để vượt qua mùa khan hiếm thức ăn, động vật ngủ đông thay đổi mạnh cách điều chỉnh chuyển hóa và thân nhiệt. So sánh gấu với các loài thú nhỏ cũng cho thấy chúng có nhiều cách khác nhau để làm điều đó.
Cần đo gì để phân biệt “đang ngủ” với “đang giảm chuyển hóa”?
Chỉ nhìn đôi mắt nhắm và cơ thể nằm im, ta không thể biết cơ thể đang ở trạng thái nào. Khi nghiên cứu giấc ngủ, các nhà khoa học dùng điện não đồ cùng những chỉ dấu khác để phân biệt giấc ngủ chuyển động mắt nhanh (REM) và giấc ngủ không chuyển động mắt nhanh (NREM). Còn trong nghiên cứu ngủ đông, những dữ liệu quan trọng gồm mức chuyển hóa ước tính từ lượng oxy tiêu thụ, thân nhiệt và nhịp tim.
“Ngủ lịm”, hay torpor, là trạng thái liên quan đến ngủ đông, trong đó động vật điều chỉnh để hạ mức chuyển hóa, thân nhiệt và một số hoạt động khác của cơ thể. Có kiểu ngủ lịm hằng ngày chỉ kéo dài vài giờ, sau đó động vật hoạt động và kiếm ăn trở lại. Khi ngủ đông, chúng lặp lại những đợt ngủ lịm kéo dài từ vài ngày đến vài tuần. [1]
Có thể hình dung giấc ngủ thông thường và ngủ đông như hai tòa nhà cùng treo biển “tạm nghỉ”, nhưng hệ thống bên trong vận hành khác nhau. Khi ngủ đông, chính tốc độ sử dụng năng lượng thay đổi rất mạnh. Cơ thể vẫn tiếp tục điều chỉnh các hoạt động bên trong, chứ không tắt nguồn hoàn toàn.
Vì sao đang ngủ đông, động vật lại làm ấm cơ thể giữa chừng?
Nhiều loài động vật ngủ đông cỡ nhỏ duy trì trạng thái chuyển hóa thấp một thời gian, rồi tạm thời đưa thân nhiệt trở về khoảng bình thường. Chúng vượt qua mùa đông với những đợt làm ấm xen kẽ như vậy. Vì thế, diễn biến này không phải một mạch đơn giản từ “ngủ vào mùa thu” đến “mãi mùa xuân mới tỉnh”. [1][2]
Điều đó gợi ra một câu hỏi thú vị: đã muốn tiết kiệm năng lượng, tại sao còn phải làm ấm cơ thể trở lại?
Làm ấm cơ thể đòi hỏi năng lượng. Các nhà khoa học đang nghiên cứu vai trò của những đợt tăng thân nhiệt định kỳ, kể cả mối liên hệ với giấc ngủ, nhưng chưa có một lời giải thích duy nhất phù hợp với mọi loài. [1][2] Hình dung đây là việc “khởi động lại định kỳ” có thể giúp ta dễ hiểu diễn biến, nhưng chưa cho biết mục đích của lần khởi động ấy. Ngủ đông là một quá trình phức tạp, vừa tiết kiệm năng lượng vừa bảo đảm các chức năng sinh lý cần thiết.
Gấu vượt qua mùa đông thế nào khi thân nhiệt không giảm nhiều?
Một số loài động vật ngủ đông cỡ nhỏ hạ thân nhiệt rất sâu trong trạng thái ngủ lịm. Vậy cơ thể gấu có lạnh đi tương tự không?
Một nghiên cứu năm 2011 trên gấu đen Mỹ cho thấy mức chuyển hóa trong thời gian ngủ đông giảm còn khoảng 25% mức chuyển hóa cơ bản, trong khi thân nhiệt được điều chỉnh trong khoảng 30–36°C theo các chu kỳ kéo dài vài ngày. [6] Điểm cần chú ý là “còn khoảng một phần tư”, chứ không phải “giảm 25%”.
Sự kết hợp này cho thấy không thể chỉ dựa vào thân nhiệt thấp đến đâu để đánh giá động vật tiết kiệm được bao nhiêu năng lượng. Cũng không đơn giản là cứ làm lạnh cơ thể thì sẽ tự động bước vào ngủ đông. Những con gấu trong nghiên cứu vẫn giữ thân nhiệt tương đối cao, đồng thời cắt giảm mạnh mức tiêu hao năng lượng.
Các con số này được ghi nhận ở một loài cụ thể, trong những điều kiện nghiên cứu cụ thể. Thay vì coi chúng là thông số chung cho mọi loài gấu hay mọi động vật ngủ đông, ta nên xem đây là một ví dụ rõ ràng rằng ngủ đông có nhiều cách diễn ra.
Sau khi ngủ đông, động vật còn ngủ tiếp không?
Mối quan hệ giữa ngủ lịm và giấc ngủ phức tạp hơn vẻ ngoài “cả hai đều nằm im”. Một nghiên cứu năm 2019 trên vượn cáo chuột xám đã đo điện não đồ trong và sau những đợt ngủ lịm hằng ngày. Nghiên cứu theo dõi 6 con đực được nuôi trong điều kiện có kiểm soát, so sánh hai mức nhiệt độ môi trường khoảng 25°C và 10°C. [3]
Ở nhiệt độ môi trường khoảng 25°C, cả giấc ngủ NREM và REM vẫn xuất hiện trong lúc ngủ lịm. Nhưng trong điều kiện môi trường lạnh hơn, khi thân nhiệt xuống dưới khoảng 21°C, giấc ngủ NREM và REM thông thường giảm mạnh hoặc không còn được ghi nhận. Sau đợt ngủ lịm, các nhà nghiên cứu còn quan sát thấy sự gia tăng sóng delta, vốn liên quan đến độ sâu của giấc ngủ NREM. [3]
Kết quả này cho thấy không thể tính toàn bộ thời gian ở trạng thái thân nhiệt thấp thành thời gian ngủ thông thường. Tuy nhiên, đối tượng nghiên cứu là những đợt ngủ lịm hằng ngày của một loài linh trưởng cụ thể. Sẽ là quá sớm nếu mở rộng thành kết luận “mọi động vật càng ngủ đông thì càng thiếu ngủ”. Cách giấc ngủ xuất hiện thay đổi theo loài, thân nhiệt và độ sâu của trạng thái ngủ lịm. [2][3]
Câu hỏi “Đã nghỉ suốt rồi, sao còn cần ngủ nữa?” chính là điểm khởi đầu để nhận ra rằng nghỉ ngơi có thể bao gồm nhiều trạng thái sinh lý khác nhau.
Buồn ngủ và xuống tinh thần vào mùa đông có phải là ngủ đông?
Khi mùa đông đến, ta thấy buồn ngủ hơn hoặc ngại ra ngoài, rồi muốn nói: “Mình cũng muốn ngủ đông.” Cách nói này truyền đạt cảm giác rất rõ, nhưng một hình ảnh ví von không đủ để giải thích những vấn đề theo mùa ở người bằng cùng cơ chế ngủ đông của động vật.
Viện Sức khỏe Tâm thần Quốc gia Hoa Kỳ (NIMH) mô tả rối loạn cảm xúc theo mùa (SAD) là một dạng trầm cảm có diễn biến lặp lại theo mùa. Với dạng xuất hiện vào mùa đông, ngoài tâm trạng buồn bã, người mắc còn có thể ngủ quá nhiều, ăn quá mức kèm thèm thực phẩm giàu carbohydrate, tăng cân và thu mình khỏi các mối quan hệ xã hội. [5]
Chỉ một thay đổi như buồn ngủ vào mùa đông chưa đủ để xác định có mắc SAD hay không. Các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu vai trò của đồng hồ sinh học, melatonin và những yếu tố liên quan đến sự thay đổi ánh sáng ban ngày vào mùa đông. Tuy vậy, không nên khẳng định rằng “cơ thể dự đoán sẽ thiếu thức ăn nên bắt đầu ngủ đông”. [5]
Nếu tâm trạng buồn bã hoặc tình trạng buồn ngủ nhiều kéo dài, ảnh hưởng đến công việc, học tập hay sinh hoạt, bạn nên cân nhắc tìm sự hỗ trợ y tế thay vì chờ đến mùa xuân. Khi trao đổi với nhân viên y tế, hãy nói rõ triệu chứng bắt đầu từ khi nào, giấc ngủ và cảm giác thèm ăn đã thay đổi ra sao, và những năm trước có từng xảy ra vào cùng mùa hay không. Những thông tin này giúp mô tả tình trạng cụ thể hơn. SAD có các phương pháp điều trị như liệu pháp ánh sáng, tâm lý trị liệu và thuốc. [5]
Công nghệ có thể giúp con người ngủ đông không?
Nếu có thể chủ động tạo ra trạng thái tiêu hao ít năng lượng như ở động vật, chúng ta có thể ứng dụng vào y học hoặc các chuyến bay vũ trụ. Một số nghiên cứu đang khám phá khả năng này.
Trong một nghiên cứu năm 2023, các nhà khoa học dùng siêu âm kích thích vùng trước thị thuộc vùng dưới đồi của não, tạo ra ở chuột nhắt một trạng thái giống ngủ lịm, với cả thân nhiệt và mức chuyển hóa đều giảm. Hệ thống đo thân nhiệt đồng thời điều chỉnh kích thích đã duy trì trạng thái ấy trong hơn 24 giờ. Ở chuột cống, vốn thường không có trạng thái ngủ lịm, nghiên cứu cũng ghi nhận thân nhiệt giảm. [4]
Đối tượng chính ở đây là các loài gặm nhấm trong điều kiện thí nghiệm. Nghiên cứu chưa tạo ra một thiết bị để con người ngủ qua cả mùa đông. Nếu đặt kết quả này trong giai đoạn tìm hiểu những mạch thần kinh nào tham gia điều chỉnh chuyển hóa và cần những gì để can thiệp an toàn, ta sẽ thấy rõ cả điểm thú vị lẫn phạm vi của công trình.
Nhìn vào ngủ đông, hãy nghĩ thêm về “nhịp thời gian bên trong cơ thể”
Nhìn từ bên ngoài hang, động vật ngủ đông dường như chẳng làm gì cả. Nhưng bên trong, mức chuyển hóa đang hạ xuống, thân nhiệt được điều chỉnh, đôi lúc cơ thể lại ấm lên, và trạng thái giấc ngủ cũng thay đổi.
Bên cạnh câu hỏi “Nó đã ngủ bao nhiêu giờ?”, hãy hỏi thêm: “Trong thời gian đó, cơ thể dùng bao nhiêu năng lượng và ở trạng thái sinh lý nào?” Khi ấy, bức tranh ngủ đông sẽ có chiều sâu hơn nhiều. Sự kết hợp giữa thân nhiệt và chuyển hóa ở gấu, điện não đồ sau một đợt ngủ lịm, năng lượng cần để làm ấm cơ thể: đằng sau vẻ ngoài bất động là những điều chỉnh tinh tế để vượt qua mùa đông.
Với những khó chịu của con người vào mùa đông, ta có thể thích thú với cách ví von về động vật, đồng thời quan sát cụ thể những thay đổi trong giấc ngủ và tâm trạng của mình. Phân biệt rõ hai việc này giúp ta vừa nuôi dưỡng sự tò mò về sinh vật, vừa quan tâm đến việc chăm sóc sức khỏe của chính mình.
[1] Ruf & Geiser (2015), Daily torpor and hibernation in birds and mammals. Bài tổng quan so sánh ngủ lịm hằng ngày và ngủ đông. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4351926/
[2] Heller & Ruby (2004), Sleep and circadian rhythms in mammalian torpor. Bài tổng quan về mối quan hệ giữa giấc ngủ và trạng thái ngủ lịm. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14977404/
[3] Royo et al. (2019), Daily Torpor and Sleep in a Non-human Primate, the Gray Mouse Lemur (Microcebus murinus). Nghiên cứu gốc có đo điện não đồ. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6768945/
[4] Yang et al. (2023), Induction of a torpor-like hypothermic and hypometabolic state in rodents by ultrasound. Nghiên cứu gốc trên động vật gặm nhấm. https://www.nature.com/articles/s42255-023-00804-z
[5] NIMH, Seasonal Affective Disorder. Thông tin chính thức về rối loạn cảm xúc theo mùa. https://www.nimh.nih.gov/health/publications/seasonal-affective-disorder
[6] Tøien et al. (2011), Hibernation in black bears: independence of metabolic suppression from body temperature. Nghiên cứu gốc trên gấu đen Mỹ. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21330544/
