Бывают случаи, когда гибернация была бы полезна, например, при операции или космическом путешествии, и мы приближаемся к тому, чтобы сделать это по требованию у людей. В настоящее время ученые продемонстрировали способ вызвать у мышей и крыс состояние, подобное гибернации, с помощью неинвазивных ультразвуковых импульсов в мозг.
Оцепенение – это состояние, подобное сну, в которое могут впадать такие животные, как мыши и птицы. экономить энергию, снижая температуру тела и метаболизм. Считается, что это механизм выживания, когда пищи не хватает, и он позволяет им просто вздремнуть в трудные времена.
В 2020 году ученые определили набор нейронов в гипоталамусе, который позволяет мышам впадать в оцепенение, и обнаружили, что они могут стимулировать их с помощью световых или химических сигналов, чтобы вызвать гибернацию по требованию. Более того, то же самое сработало у крыс, которые естественным образом не впадают в оцепенение, что позволяет предположить, что это может сработать у других млекопитающих и, возможно, даже у людей. Последующее исследование, проведенное в 2022 году, продемонстрировало, как этот метод можно использовать для предотвращения повреждения тканей во время операции на сердце.
Проблема в том, что для запуска нейронов требовались животные, которые были генетически модифицированы, чтобы реагировать на триггеры, включая имплантированные волоконные оптические волокна. Это не самый удобный и практичный метод, поэтому для нового исследования ученые из Вашингтонского университета разработали неинвазивный способ вызвать оцепенение.
Команда создала ультразвуковой излучатель, достаточно маленький, чтобы его можно было надевать на головы мышей в течение дня. Это могло запускать 10-секундные импульсы ультразвука, направленные на преоптическую область гипоталамуса, которые мгновенно вызывали симптомы оцепенения у животных. Это включает в себя падение температуры тела на 3–3,5 ° C (от 5,4 до 6,3 ° F), а также снижение частоты сердечных сокращений и потребления кислорода. Животные проснулись естественным образом через несколько часов.
В другом эксперименте исследователи подключили ультразвуковой излучатель к автоматизированной системе, которая подавала новые импульсы всякий раз, когда температура тела снова начинала повышаться. Благодаря этому они могли удерживать мышей в оцепенении в течение 24 часов без видимых повреждений мозга и явного дискомфорта для животных.
Команда повторила эксперименты с крысами и снова обнаружила, что это работает почти так же, хотя и с меньшим падением температуры тела от 1 до 2 ° C (от 1,8 до 3,6 ° F). Это подтверждает идею о том, что метаболический ответ все еще присутствует у млекопитающих, которые не впадают в спячку естественным образом, что позволяет предположить, что он потенциально может работать у людей.
Конечно, до этого еще далеко, но неинвазивный способ запуска состояния является важным шагом. Команда предполагает, что если бы мы могли заставить это работать, вызванное ультразвуком оцепенение могло бы спасти жизни во время неотложных медицинских состояний или, в конечном итоге, помочь будущим астронавтам впадать в спячку во время дальних космических полетов.
Исследование было опубликовано в журнале Природа Метаболизм. Команда описывает работу в видеоролике ниже.
Ученые используют ультразвук, чтобы вызвать гибернацию
