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有一天,类似的技术可能会让执行长途太空任务的宇航员昏睡——但这仍然是一个遥远的梦想
这是一个经典的科幻比喻:宇航员在星际旅行时被放在光滑的冷藏舱里,处于暂停状态。虽然这种设备仍然是纯粹虚构的,但科学家们一直在研究如何诱导人类进入类似冬眠的状态,以减轻心脏病发作和中风等疾病造成的损害,并减少未来长途太空旅行的压力和成本。
在今天出版的一项研究中,科学家报告说,它们可以通过用超声波脉冲对准他们大脑的一部分,一些专家称这是在人类身上实现这一壮举的一个重要技术步骤,而另一些人则说将这一结果推及到我们这个物种是一种延伸。
拉斯维加斯内华达大学(University of Nevada,Las Vegas)研究冬眠的生物学家Frank van Breukelen表示:“这是一篇令人惊叹的论文。”
这项工作建立在最近一系列研究的基础上,这些研究精确定位了一个叫做视前区(POA)的区域的特定神经元种群下丘脑。这些细胞就像一个“迟钝”的开关,当动物处于危险的寒冷或营养不良状态时,它们会进入一种缓慢的节能状态。在之前的研究中,科学家通过基因工程使这些神经元对光或某些化学物质产生反应,并发现即使在温暖和营养充足的情况下,它们也可能导致小鼠进入迟钝状态。然而,Breukelen指出,这样的侵入性技术不容易被转化到人体。“这真的不会发生在人们身上。”
由圣路易斯华盛顿大学生物工程师Hong Chen及其团队领导的这项新的超声波研究不需要基因工程。陈从之前的研究中得知,一些神经元有专门的毛孔,称为TRPM2号机组 离子通道它们会随着超声波而改变形状,包括控制小鼠迟钝的POA细胞子集。为了观察这对动物的行为有什么影响,她的团队接下来将微型扬声器设备粘在老鼠的头上,将这些电波聚焦在POA上。
在一系列3.2兆赫脉冲的作用下,啮齿动物的核心体温下降了约3°C。Bruekelen指出,小鼠通过将体温转移到尾部来降温,这是一种典型的迟钝症状,而且它们的心率和新陈代谢也会减慢。当动物的体温开始回升时,通过自动发送额外的超声波脉冲,研究人员可以让小鼠保持这种麻木状态长达24小时。当他们让迷你扬声器静音后,小鼠恢复了正常,显然没有任何不良后果。
Hong Chen团队随后在12只大鼠身上重复了该实验-它们不会因寒冷或食物短缺而自然进入迟钝状态,并发现了类似的效果,尽管它们的体温只下降了1至2°C。研究人员表示,这表明即使在通常不冬眠的动物身上,该技术也可能有效。
Breukelen说,当研究人员将超声波指向其他大脑区域时,小鼠似乎没有进入迟钝状态,这一事实增强了他对团队结果的信心。这表明,这些动物的新陈代谢减少确实是由于刺激POA中的神经元而引起的,而不仅仅是因为“扰乱”大脑功能。他说:“我认为没有人想要一种仅仅依赖于关闭大脑的治疗方法,其后果是该死的。”。他还鼓励研究人员在老鼠身上重新创造出同样的效果。虽然人类不会自然冬眠,但从马达加斯加的肥尾矮狐猴到北极地松鼠,几乎所有哺乳动物都有冬眠能力。他说,也许人类和小鼠一样,也有进入类似冬眠状态的隐藏能力。
其他人并不信服。俄勒冈州健康与科学大学的Shaun Morrison怀疑科学家是否真的观察到了小鼠的冬眠。他说,超声波刺激使大脑升温,因此研究人员可能实际上激活了该区域的温度敏感神经元,从而导致动物降低体温。即使效果是真实的,他也怀疑我们会很快用超声波把宇航员变成假死状态。Morrison指出,人的大脑比小鼠的大脑大得多,POA被埋藏得更深,因此很难将目标对准这种微型扬声器。“这种超声波技术在人类身上不太可能像在小鼠身上那样起作用。”