科技生活| 利用大脑超声波诱导 动物进入休眠状态

有些时候“休眠”(hibernating)是很有用的，比如手术或太空旅行，而我们越来越接近能够在人类身上做到这一点。科学家们现在已经证明了一种方法，即使用非侵入性的超声波脉冲来诱导老鼠进入类似冬眠的状态。

休眠是一种类似睡眠的状态，老鼠和鸟类等动物可以通过降低体温和新陈代谢来保存能量。这被认为是食物匮乏时的一种生存机制，使它们能够简单地打瞌睡度过艰难时期。

2020年，科学家们在下丘脑中发现了一组允许老鼠进入休眠状态的神经元，并发现他们可以使用光或化学信号来刺激这些神经元，从而按需诱发休眠。更妙的是，同样的东西在老鼠身上起作用，而老鼠不会自然进入休眠状态，这表明它可以在其他哺乳动物甚至人类身上发挥作用。2022年的一项后续研究表明，该技术可用于防止心脏手术期间的组织损伤。

问题是，触发神经元需要经过基因改造的动物对触发器作出反应，其中包括植入的纤维光学器件。这不是最舒适或最实用的方法，因此在新的研究中，华盛顿大学的科学家们开发了一种非侵入性的方法来诱导休眠。

该团队创造了一个超声波发射器，小到可以安装在老鼠的头上，因为它们每天都在工作。这可以向下丘脑的视前区发射10秒的超声波脉冲，从而立即触发动物的休眠症状态。这包括体温下降3至3.5°C(5.4至6.3°F) 以及心率和耗氧量降低。这些动物在几个小时后自然醒过来。

在另一个实验中，研究人员将超声波发射器连接到一个自动系统上，只要体温开始回升，该系统就会进一步提供脉冲。通过这种方式，他们能够使老鼠一次保持24小时的静止状态，对大脑没有明显的损害，对动物也没有明显的不适。

研究小组在老鼠身上重复复了实验，并再次发现其效果基本相同，尽管体温下降幅度较小，为1至2℃(1.8至3.6°F)。这为新陈代谢反应仍然存在于不自然冬眠的哺乳动物中的观点提供了证据，表明它有可能在人类中发挥作用。

当然，这还有很长的路要走，但有一种非侵入性的方式来触发这种状态是一个重要的步骤。如果我们能让它发挥作用，该团队认为超声诱导的冬眠可以在医疗紧急情况下拯救生命，或者最终帮助未来的宇航员在漫长的太空航行中进行冬眠。

图片：Washington University in St. Louis

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