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超聲波腦脈沖打開了“冬眠開關”

[所屬分類:行業動態] [發布時間:2023-5-31] [發布人:網站管理員2] [閱讀次數:] [返回]

超聲波腦脈沖打開了“冬眠開關”
作者：李惠鈺來源：中國科學報
山東拓普生物工程有限公司 http://www.apro-anicetech.com
北極地松鼠是冬眠冠軍，每年在這種狀態下保持7到8個月，同時保持體溫低于零度。
科學家一直在研究如何讓人類進入蟄眠狀態，以減輕心臟病和中風等疾病造成的損害，并減少未來長途太空旅行的壓力和成本。在《自然-代謝》近日發表的一項研究中，科學家報告說，他們通過定向頭部的超聲脈沖可誘導小鼠啟動冬眠樣狀態——蟄眠。一些專家稱，這是未來在人類身上實現這一壯舉的重大技術進步。
“這是一篇了不起的論文�！眱热A達大學拉斯維加斯分校研究冬眠的生物學家Frank van Breukelen評價說。這項工作建立在最近一系列研究的基礎上，這些研究精確定位了下丘腦視前區（POA）的特定神經元群。這些細胞就像啟動蟄眠的開關，當動物在饑餓或寒冷狀態下，就會進入蟄眠狀態。在之前的研究中，科學家通過基因工程改造了這些神經元，使其對光線或某些化學物質作出反應，結果發現，即使小鼠在溫暖且營養充足的情況下，也會進入蟄眠狀態。然而，Breukelen指出，這種侵入性技術很難應用于人類。
由圣路易斯華盛頓大學生物工程師陳紅團隊領導的這項新的超聲波研究，則不需要基因工程。陳紅從之前的研究中得知，一些神經元有特殊的孔隙，稱為TRPM2離子通道，這些孔隙會隨超聲波的變化而改變形狀，包括控制小鼠POA細胞亞群。
陳紅團隊在小鼠頭上粘上了如微型揚聲器一樣的設備，把超聲波集中在POA上。在一系列3.2兆赫的脈沖作用下，這些嚙齒動物的核心體溫下降了約3攝氏度。Bruekelen指出，小鼠體溫下降，心率和新陳代謝減慢，這都是蟄眠的典型跡象。當動物體溫開始回升時，研究人員自動發射額外的超聲波脈沖，使小鼠在蟄眠狀態下繼續保持長達24小時。當他們讓微型揚聲器靜音時，老鼠又恢復了正常，并且沒有任何不良反應。
Breukelen說，當研究人員將超聲波引導到大腦其他區域時，小鼠似乎不會進入蟄眠狀態。這表明，這些動物的新陳代謝減慢確實是由專門刺激POA中的神經元引起的。Breukelen說，雖然人類不會自然冬眠，但從馬達加斯加的肥尾矮狐猴到北極地松鼠，幾乎所有哺乳動物都有冬眠的能力。也許人類和老鼠一樣，也擁有一種隱藏的能力，可以進入蟄眠狀態。
不過，又些人對此研究結果并不信服。俄勒岡健康與科學大學的Shaun Morrison說，超聲波刺激會使大腦變暖，因此研究人員可能實際上激活了該區域的溫度敏感神經元，導致動物降低體溫作為反應。即使效果是真實的，他也懷疑能否使用超聲波將宇航員置于假死狀態。Morrison指出，人的大腦比老鼠的大腦大得多，POA埋得更深�！斑@種超聲波技術不太可能像在老鼠身上那樣在人類身上發揮作用�！�
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s42255-023-00804-z
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