太空旅行如何“冬眠”?有招了
作為冬眠冠軍，北極地松鼠每年能夠冬眠7到8個(gè)月，并保持體溫低于零度。圖片來源：INGO ARNDT/MINDEN PICTURES
科學(xué)家一直在研究如何讓人類進(jìn)入蟄眠狀態(tài)，以減輕心臟病和中風(fēng)等疾病造成的損害，并降低未來長途太空旅行的壓力和成本。在《自然-代謝》5月25日發(fā)表的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家報(bào)告說，瞄準(zhǔn)大腦的超聲波脈沖可使小鼠進(jìn)入冬眠狀態(tài)。
一些專家稱，這是未來在人類身上實(shí)現(xiàn)這一壯舉的重大技術(shù)進(jìn)步?！斑@是一篇了不起的論文?！泵绹鴥?nèi)華達(dá)大學(xué)拉斯維加斯分校生物學(xué)家Frank van Breukelen評價(jià)說。
這項(xiàng)工作建立在最近一系列研究的基礎(chǔ)上，這些研究精確定位了下丘腦視前區(qū)（POA）的特定神經(jīng)元群。這些細(xì)胞就像蟄眠的開關(guān)，當(dāng)動(dòng)物處于饑餓或寒冷狀態(tài)時(shí)就會(huì)進(jìn)入蟄眠。
在之前的研究中，科學(xué)家通過基因工程改造了這些神經(jīng)元，使其對光線或某些化學(xué)物質(zhì)作出反應(yīng)。然而，Breukelen指出，這種侵入性技術(shù)很難應(yīng)用于人類。
由美國圣路易斯華盛頓大學(xué)生物工程師陳紅團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)新的超聲波研究則不需要基因工程。陳紅從之前的研究中得知，一些神經(jīng)元有特殊的孔隙（名為TRPM2離子通道），會(huì)隨超聲波的變化而改變形狀，包括控制小鼠麻木的POA細(xì)胞亞群。
陳紅團(tuán)隊(duì)在小鼠頭上連接了像微型揚(yáng)聲器一樣的設(shè)備，把超聲波集中在POA上。在一系列3.2兆赫脈沖的作用下，小鼠的核心體溫下降了約3攝氏度。Breukelen指出，小鼠體溫下降、心率和新陳代謝減慢，都是蟄眠的典型跡象。
當(dāng)小鼠體溫開始回升時(shí)，研究人員通過自動(dòng)發(fā)送額外的超聲波脈沖，使其在蟄眠狀態(tài)下繼續(xù)保持昏睡長達(dá)24小時(shí)。當(dāng)他們讓微型揚(yáng)聲器靜音后，小鼠又恢復(fù)了正常，并且沒有任何不良反應(yīng)。
當(dāng)研究人員將超聲波引導(dǎo)到大腦其他區(qū)域時(shí)，小鼠似乎不會(huì)進(jìn)入蟄眠狀態(tài)。這表明，這些動(dòng)物的新陳代謝減慢確實(shí)是由刺激POA中的神經(jīng)元引起的。
不過，有些人對該研究結(jié)果并不信服。美國俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)的Shaun Morrison說，超聲波刺激會(huì)使大腦升溫，因此研究人員可能實(shí)際上激活了該區(qū)域的溫度敏感神經(jīng)元，導(dǎo)致動(dòng)物降低體溫作為反應(yīng)。即使效果是真實(shí)的，他也懷疑能否使用超聲波將宇航員置于假死狀態(tài)。
Morrison指出，人的大腦比老鼠的大腦大得多，POA位置更深?！斑@種超聲波技術(shù)不太可能像在老鼠身上那樣在人類身上發(fā)揮作用?！?/span>
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1038/s42255-023-00804-z
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