Winterslaap is een nuttig gedrag in uitdagende weersomstandigheden. Door het metabolisme te vertragen kan een dier zijn energiegebruik drastisch verminderen en een lange koude winter overleven op alleen de reserven in het lichaam. Over het algemeen vertraagt het metabolisme met 50% voor elke 10°C die de lichaamstemperatuur afneemt.

De meeste dieren die winterslaap houden die tot nu toe bestudeerd zijn, voornamelijk kleine dieren zoals egels. Ze verlagen hun lichaamstemperatuur tot rond hun vriespunt, voor weken achter elkaar met af en toe een onderbreking waarbij de lichaamstemperatuur stijgt tot het normale nivo, voor ongeveer een dag. Deze onderbrekingen worden geacht hersenbeschadiging te repareren die ontstaat door de langdurige slaap en kosten 80% van de energie van het dier gedurende de winterslaap.

Grotere dieren zoals beren, zijn moeilijker te bestuderen, als gevolg van technische beperkingen. Toen het Alaska Department of Fish and Game vijf Amerikaanse beren heeft gevangen omdat ze overlast veroorzaakten, leverde dit wetenschappers van de University of Alaska Fairbanks en hun collega’s van Stanford University, een unieke kans om de dieren te bestuderen. Bevindingen hierover hebben ze gepubliceerd in het tijdschrift Science. De wetenschappers hebben de beren laten overwinteren in kunstmatige holen, die uitgerust waren met onder andere infrarood camera’s, bewegingssensoren en hebben hen bestudeerd gedurende vijf maanden winterslaap. Ze hebben de hoeveelheid zuurstof in de lucht gemeten als een meetpunt van het metabolisme en hebben zendertjes in de beren geïmplanteerd die de temperatuur en hartactiviteit van de beren meten.

Zo hebben de onderzoekers ontdekt dat het metabolisme vertraagde tot 25% van het normale nivo, terwijl de lichaamstemperatuur niet heel veel afnam; de beren hadden gemiddeld een lichaamstemperatuur van 33°C. Hun hartslag nam af van 55 tot 14 slagen per minuut en vertoonde een afwijkend sinusritme, overeenkomstig in frequentie met hun ademhaling. Dit suggereert dat de beren een mechanisme hebben hun metabolisme loskoppelt van hun lichaamstemperatuur, waardoor ze langere tijd kunnen doorbrengen zonder te eten, drinken en ontlasten, maar het niet koud hebben. Toen de beren in de lente uit hun winterslaap kwamen, versnelde hun metabolisme niet direct terug naar het normale nivo, maar dit duurde zo’n twee tot drie weken. Een andere opvallende bevinding was dat de spieren en botten van de beren niet geleden leken te hebben onder de langdurige rust, in tegenstelling tot wat bij mensen het geval zou zijn.

Door dit onderzoek begrijpen we beter hoe dieren onder barre omstandigheden kunnen overleven. Maar het kan ook helpen bij de ontwikkeling van medische ingrepen. Brian Barnes, de senior auteur van het artikel, stelde: “Als we de genetische en moleculaire basis voor deze bescherming kunnen ontdekken, en de mechanismen die zorgen voor de vertraging van het metabolisme, kunnen we hier mogelijk therapieën en medicatie op baseren om bij mensen botontkalking en spieratrofie te voorkomen, of gewonde mensen in een soort slaaptoestand te brengen tot ze de nodige medische zorg kunnen krijgen.”

Wat ook tot de mogelijkheden behoort, is dat we deze kennis kunnen toepassen op ruimtevaart. Door mensen in een winterslaap te brengen kunnen we wellicht verder reizen en langere afstanden overbruggen.