В научной фантастике космические экипажи часто избавляются от скуки и неудобств дальних космических путешествий, погружаясь в состояние гибернации. Теперь эта цель, возможно, стала ещё на шаг ближе после того, как учёные показали, что спячку можно искусственно вызвать у грызунов с помощью ультразвуковых импульсов.
Достижение считается значительным, поскольку метод был эффективно отработан на крысах - животных, которые не впадают в спячку естественным образом.
Это позволяет предположить, что и у человека в мозгу может сохраниться
рудиментарная схема спячки, которую можно искусственно активировать.
«Если это окажется осуществимым для людей, то можно представить себе космонавтов в шлеме, похожем на устройство, предназначенное для воздействия на область гипоталамуса, чтобы вызвать гипотермию и состояние гипометаболизма», - говорит Хон Чен, доцент Вашингтонского университета в Сент-Луисе, который руководил работой.
Команда сначала определила конкретную группу нейронов в глубокой области мозга, называемой преоптической зоной гипоталамуса, которые, как было установлено, участвуют в регулировании температуры тела и метаболизма во время спячки. Они показали, что у мышей эти нейроны можно искусственно активировать с помощью ультразвука, подаваемого неинвазивно через шлем.
При стимуляции у мышей наблюдалось снижение температуры тела примерно на 3 градуса по Цельсию в течение часа. Метаболизм мышей также переключился с использования углеводов и жиров для получения энергии на использование только жиров, что является ключевой особенностью оцепенения, а частота сердечных сокращений снизилась примерно на 47%, и всё это при комнатной температуре.
Исследователи также разработали автоматическую замкнутую систему обратной связи, которая подавала ультразвуковой импульс для поддержания мышей в искусственном оцепенении, если они показывали признаки согревания. Это позволило держать животных в состоянии, похожем на спячку, при температуре 33 градуса по Цельсию в течение 24 часов. Когда ультразвуковая система выключалась, они снова просыпались.
Эксперименты, описанные в журнале Nature Metabolism, показали, что такое же устройство работает и на крысах, у которых при воздействии на ту же область мозга температура тела снижалась на один градус по Цельсию. Чен сказал, что результат был «удивительным и захватывающим», и команда планирует проверить методику на более крупных животных.
У людей вызывание состояния, подобного оцепенению, имеет потенциальное медицинское применение: некоторые предполагают, что замедление метаболизма может выиграть критическое время для лечения опасных для жизни состояний, таких как инфаркт и инсульт. «Продлевая время для медицинского вмешательства, этот метод открывает многообещающие перспективы для повышения шансов пациентов на выживание», - говорит Чен. «Кроме того, неинвазивный характер метода открывает возможность разработки носимых ультразвуковых устройств, таких как шлемы, для лёгкого доступа в чрезвычайных ситуациях».
Профессор Мартин Ястрох из Стокгольмского университета, который не принимал участия в исследовании, назвал работу прорывом. «Вероятность того, что такая же техника теоретически будет работать и на людях, весьма высока. Возможно, у человека есть какие-то остаточные способности. До этой статьи никто даже не думал о том, как можно безопасно экспериментировать с искусственным введением в состояние спячки у животных».