太空旅行如何“冬眠”?有招了
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2023-06-01 18:25
作为冬眠冠军，北极地松鼠每年能够冬眠7到8个月，并保持体温低于零度。图片来源：INGO ARNDT/MINDEN PICTURES
科学家一直在研究如何让人类进入蛰眠状态，以减轻心脏病和中风等疾病造成的损害，并降低未来长途太空旅行的压力和成本。在《自然-代谢》5月25日发表的一项研究中，科学家报告说，瞄准大脑的超声波脉冲可使小鼠进入冬眠状态。
一些专家称，这是未来在人类身上实现这一壮举的重大技术进步。“这是一篇了不起的论文。”美国内华达大学拉斯维加斯分校生物学家Frank van Breukelen评价说。
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下丘脑视前区（POA）的特定神经元群。这些细胞就像蛰眠的开关，当动物处于饥饿或寒冷状态时就会进入蛰眠。
在之前的研究中，科学家通过基因工程改造了这些神经元，使其对光线或某些化学物质作出反应。然而，Breukelen指出，这种侵入性技术很难应用于人类。
由美国圣路易斯华盛顿大学生物工程师陈红团队领导的这项新的超声波研究则不需要基因工程。陈红从之前的研究中得知，一些神经元有特殊的孔隙（名为TRPM2离子通道），会随超声波的变化而改变形状，包括控制小鼠麻木的POA细胞亚群。
陈红团队在小鼠头上连接了像微型扬声器一样的设备，把超声波集中在POA上。在一系列3.2兆赫脉冲的作用下，小鼠的核心体温下降了约3摄氏度。Breukelen指出，小鼠体温下降、心率和新陈代谢减慢，都是蛰眠的典型迹象。
当小鼠体温开始回升时，研究人员通过自动发送额外的超声波脉冲，使其在蛰眠状态下继续保持昏睡长达24小时。当他们让微型扬声器静音后，小鼠又恢复了正常，并且没有任何不良反应。
当研究人员将超声波引导到大脑其他区域时，小鼠似乎不会进入蛰眠状态。这表明，这些动物的新陈代谢减慢确实是由刺激POA中的神经元引起的。
不过，有些人对该研究结果并不信服。美国俄勒冈健康与科学大学的Shaun Morrison说，超声波刺激会使大脑升温，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，导致动物降低体温作为反应。即使效果是真实的，他也怀疑能否使用超声波将宇航员置于假死状态。
Morrison指出，人的大脑比老鼠的大脑大得多，POA位置更深。“这种超声波技术不太可能像在老鼠身上那样在人类身上发挥作用。”
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s42255-023-00804-z
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