IT之家 5 月 29 日消息，近日華盛頓大學(xué)圣路易斯分校的一支多學(xué)科團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出一種創(chuàng)新的無創(chuàng)方法，通過用超聲波刺激哺乳動(dòng)物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使其進(jìn)入類似冬眠的狀態(tài)。該技術(shù)針對(duì)大腦中的下丘腦前區(qū)，能有效降低小鼠的體溫和代謝率，使其進(jìn)入一種類似于某些動(dòng)物為了適應(yīng)極端環(huán)境而采取的自然冬眠機(jī)制的狀態(tài)。據(jù)IT之家了解，這種非侵入性技術(shù)可以用于太空旅行等場(chǎng)景，或者用于有疾病的患者以節(jié)約體能。該研究發(fā)表在《自然代謝》雜志上。
華盛頓大學(xué)圣路易斯分校的生物醫(yī)學(xué)工程和放射腫瘤學(xué)副教授陳紅（音譯）和她的團(tuán)隊(duì)，利用可穿戴的超聲波換能器來刺激小鼠大腦中的下丘腦前區(qū)神經(jīng)元。當(dāng)這些神經(jīng)元被刺激時(shí)，小鼠的體溫下降了約 3 攝氏度，持續(xù)了一個(gè)小時(shí)。此外，小鼠的代謝也從使用碳水化合物和脂肪獲取能量轉(zhuǎn)變?yōu)橹皇褂弥?，這是冬眠的一個(gè)關(guān)鍵特征，而且小鼠的心率在室溫下也下降了約 47%。研究人員還發(fā)現(xiàn)，隨著超聲波壓力和持續(xù)時(shí)間的增加，所誘導(dǎo)的低體溫和低代謝（UIH）的程度也隨之增加。
為了了解超聲波誘導(dǎo)低體溫和低代謝是如何被激活的，研究人員研究了下丘腦前區(qū)神經(jīng)元在超聲波刺激下的活動(dòng)動(dòng)態(tài)。他們觀察到每個(gè)超聲波脈沖都能引起神經(jīng)元活動(dòng)的一致增加，這與小鼠體溫的變化相一致?！斑@些發(fā)現(xiàn)揭示了 UIH 是由超聲波激活下丘腦前區(qū)神經(jīng)元引起的?！辈┦亢笱芯繂T楊耀恒（音譯）說，“我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)顱刺激下丘腦前區(qū)足以誘導(dǎo) UIH，揭示了這個(gè)區(qū)域在調(diào)控小鼠類似冬眠狀態(tài)中的關(guān)鍵作用。”
陳紅和她的團(tuán)隊(duì)還想找到讓這些神經(jīng)元對(duì)超聲波敏感的分子。通過基因測(cè)序，他們發(fā)現(xiàn)超聲波激活了下丘腦視前區(qū)神經(jīng)元中的 TRPM2 離子通道。在一系列實(shí)驗(yàn)中，他們證明 TRPM2 是一個(gè)對(duì)超聲波敏感的離子通道，并且對(duì) UIH 的誘導(dǎo)有貢獻(xiàn)。
在老鼠之外，他們還在不具有自然冬眠或休眠能力的大鼠身上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)下丘腦前區(qū)施加超聲波，發(fā)現(xiàn)大鼠的皮膚溫度，特別是棕色脂肪組織區(qū)域的溫度有所下降，以及核心體溫下降了約 1 攝氏度，類似于自然冬眠。
“UIH 有望實(shí)現(xiàn)科學(xué)界自上世紀(jì) 60 年代以來一直追求的目標(biāo)，即無創(chuàng)和安全地誘導(dǎo)類似冬眠的狀態(tài)?！标惣t說，“超聲波刺激具有一種獨(dú)特的能力，即無創(chuàng)地到達(dá)動(dòng)物和人類大腦中的深層區(qū)域，并具有高空間和時(shí)間精度?！?/p>
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