超聲波讓動物陷入“可控長眠”

《自然·代謝》5月25日發(fā)表的一項研究報告稱,通過定向頭部的超聲脈沖可誘導在小鼠和大鼠中出現(xiàn)可逆的冬眠樣狀態(tài)。這一非侵入性方法暫時激活了腦中的神經細胞,導致降低體溫、減緩代謝,或可應用在未來醫(yī)療或長距離宇宙飛行中。

蟄眠是一種類似冬眠的生理狀態(tài),在此狀態(tài)下哺乳動物會抑制代謝,降低體溫,并減緩其他生理過程以保存能量。這一狀態(tài)據(jù)信受到中樞神經系統(tǒng)控制。超聲波能夠以非侵入性方式穿透頭骨聚焦于腦,并且如果集中在神經上,已被表明能夠激活動物的神經細胞。

美國圣路易斯華盛頓大學陳紅及其同事此次開發(fā)了一個超聲發(fā)射器,可安裝在自由活動的小鼠頭部。他們針對下丘腦視前區(qū)施加了10秒超聲脈沖,已知這一腦區(qū)可調節(jié)冬眠活動。這一活動在雌鼠和雄鼠中激發(fā)了即時體溫下降數(shù)度(平均3—3.5℃),同時伴有心率下降和氧消耗下降,兩小時內這些動物就完全恢復了。團隊隨后結合超聲發(fā)射器和一個自動系統(tǒng),會在體溫開始上升時發(fā)射重復超聲脈沖,從而將實驗動物的這一類蟄眠狀態(tài)維持高達24小時,且沒有傷害或不適的跡象。

團隊表示,這一技術在12只大鼠身上生效了(這種動物通常不會自然冬眠),雖然它們體溫僅下降1—2℃,但研究人員認為這一調節(jié)代謝反應的生理過程可能在非冬眠哺乳動物身上也存在。

目前還需更多研究來調查這一方法對人類是否安全。未來這種延緩代謝、降低體溫的非侵入性、可逆技術,在醫(yī)學上或可應用于急救或急性重病,對長距離空間旅行也有所幫助。

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