Это классический научно-фантастический троп: космонавты в межзвездном путешествии находятся в гладких охлаждаемых капсулах в состоянии анабиоза. Хотя такие капсулы остаются чисто вымышленными, ученые проводят исследования, чтобы вызвать у людей состояние, подобное гибернации, чтобы уменьшить ущерб, причиняемый такими заболеваниями, как сердечные приступы и инсульт, а также уменьшить стресс и затраты, связанные с будущими дальними космическими путешествиями.
В исследовании, опубликованном сегодня в Природа Метаболизмученые сообщают, что они могут вызвать подобное состояние у мышей с помощью воздействуя на часть их мозга импульсами ультразвука. Некоторые эксперты называют это важным техническим шагом к достижению этого подвига на людях, в то время как другие говорят, что экстраполировать результаты на наш вид — это натяжка.
«Это потрясающая статья», — говорит Франк ван Брекелен, биолог, изучающий гибернацию в Университете Невады в Лас-Вегасе и соавтор редакционной статьи, сопровождающей исследование. Работа основана на ряде недавних исследований, в которых определяются конкретные популяции нейронов. в области, называемой преоптической областью (POA) гипоталамуса. Эти клетки действуют как выключатель для «оцепенения» — вялого энергосберегающего состояния, в которое животные входят, когда им опасно холодно или они недоедают. , ученые генетически сконструировали эти нейроны, чтобы они реагировали на свет или определенные химические вещества, и обнаружили, что они могут заставлять мышей впадать в оцепенение, даже когда они были теплыми и сытыми.Однако такие инвазивные методы нельзя легко перенести на людей, Брекелен отмечает: «Это действительно не произойдет с людьми».
Новое ультразвуковое исследование, проведенное биоинженером Хонг Чен и ее командой из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, не потребовало генной инженерии. Чен знал из предыдущих исследований, что некоторые нейроны имеют специальные поры, называемые TRPM2 ион каналы которые меняют форму в ответ на ультразвуковые волны, включая подмножество клеток POA, которые контролируют оцепенение мыши. Чтобы увидеть, какое влияние это оказало на поведение животных, ее команда затем приклеила миниатюрные устройства, похожие на динамики, на головы мышей, чтобы сфокусировать эти волны на POA.
В ответ на серию импульсов частотой 3,2 мегагерца температура тела грызунов упала примерно на 3°C. Мыши остыли, перенаправив тепло своего тела на хвосты — классический признак оцепенения, отмечает Брюкелен, — и их частота сердечных сокращений и обмен веществ замедлились. Автоматически подавая дополнительные импульсы ультразвука, когда температура тела животных начала снова подниматься, исследователи могли удерживать мышей в этом оцепенении до 24 часов. Когда они отключили мини-динамики, мыши вернулись к нормальному состоянию, по-видимому, без каких-либо болезненных последствий.
Затем команда Чена повторила эксперимент на 12 крысах.которые естественным образом не впадают в оцепенение в ответ на холод или нехватку пищи, и обнаружили аналогичный эффект, хотя температура их тела упала всего на 1–2 °C. Исследователи говорят, что это предполагает, что метод может работать даже у животных, которые обычно не впадают в спячку.
Брекелен говорит, что его уверенность в результатах команды подкрепляется тем фактом, что, когда исследователи направляли ультразвук на другие области мозга, мыши не впадали в оцепенение. Это говорит о том, что снижение метаболизма у животных действительно было вызвано стимуляцией именно нейронов в POA, а не просто «каскадированием» функционирования мозга. «Я не думаю, что кому-то нужна терапия, основанная на простом отключении мозга, и к черту последствия», — говорит он. Он также воодушевлен тем, что исследователи воссоздали тот же эффект на крысах. Хотя люди не впадают в спячку естественным образом, эта способность встречается у видов почти всех млекопитающих, от толстохвостого карликового лемура Мадагаскара до арктического суслика. Возможно, люди, как и крысы, также обладают скрытой способностью впадать в нечто вроде гибернации, говорит он.
Другие не убеждены. Шон Моррисон из Орегонского университета здоровья и науки сомневается, что ученые действительно наблюдали оцепенение у мышей. Ультразвуковая стимуляция разогревает мозг, говорит он, поэтому, возможно, исследователи активировали чувствительные к температуре нейроны в этой области, заставляя животных снижать температуру тела в ответ. Даже если эффект реален, он скептически относится к тому, что мы будем использовать ультразвук, чтобы вводить астронавтов в анабиоз в ближайшее время. Мозг людей намного больше, чем мозг мышей, а POA спрятан глубже, отмечает Моррисон, что значительно затрудняет нацеливание на мини-динамики, нанятые Чен и ее коллегами. «Этот ультразвуковой метод вряд ли будет работать на людях так, как на мышах».