Бывают ситуации, когда человеку бы не помешала способность впадать в длительную спячку. Например, на время долгих космических перелетов. Ученые придумали, как вызывать такое состояние при помощи ультразвука.
Долгий сон
Торпор - это состояние, похожее на сон, в которое животные, такие как мыши и птицы, могут переходить, чтобы сохранить энергию, снижая температуру тела и замедляя метаболизм. Считается, что это механизм выживания, позволяющий животным выживать в ситуации, когд авокруг недостаточно еды.
В 2020 году ученые определили набор нейронов в гипоталамусе мышей, который позволяет им входить в торпор. Оказалось, что можно стимулировать эти нейроны при помощи световых или химических сигналов, чтобы вызвать спячку по требованию. Более того, это работает и на крысах, которые в естественных условиях никогда не впадают в торпор. Теперь ученые предполагают, что метод может сработать и на других млекопитающих, включая человека.
Последующее исследование в 2022 году продемонстрировало, что эту технику можно использовать для предотвращения повреждения тканей во время операции на сердце.
Ультразвуковая стимуляция
До сих пор главной проблемой искусственно вызываемого торпора было то, что стимулирование нейронов в гипоталамусе производилось через вживленные импланты. Это не самый удобный или практичный метод. Поэтому в новом исследовании ученые из Вашингтонского университета разработали неинвазивный способ вызвать спячку.
Команда создала ультразвуковой излучатель, достаточно маленький, чтобы быть установленным на головах мышей. Он генерирует 10-секундные импульсы ультразвука, направленные на преоптическую область гипоталамуса, что мгновенно вызвает симптомы торпора у животных. Их температура тела снижается на 3-3,5 градуса, уменьшается частота сердечных сокращений и потребление кислорода. Спустя несколько часов животные естественным путем вышли из спячки.
Во втором эксперименте исследователи подключили ультразвуковой излучатель к автоматизированной системе, которая будет генерировала повторные импульсы, когда температура тела мышей начинала расти. Благодаря этому удалось продержать мышей в состоянии торпора целых 24 часа. Важно, что эти манипуляции не вызывали повреждений мозга и проходили без видимого дискомфорта для животных.
Затем команда повторила эксперименты с крысами. Система подействовала аналогичным образом, хотя снижение температуры тела крыс было меньшим - от одного до двух градусов. Это доказывает, что подобный механизм существует даже у млекопитающих, которые не впадают в спячку естественным образом. А значит, метод может сработать и на людях.
Почему это важно?
Если исследователи научатся вводить человека в спячку, это станет чрезвычайно важным открытием, которое радикально повлияет на всю дальнейшую историю человечества.
Во-первых вызванный ультразвуком торпор позволит спасти множество жизней во время чрезвычайных медицинских ситуаций.
Во-вторых, это сильно облегчит колонизацию Солнечной системы и, потенциально, сделает возможными даже полеты к близлежащим звездам. Астронавтам не придется годами выживать в стесненных условиях космических кораблей. Они просто уснут и проснутся уже по прибытии на место назначения. Об этой технологии десятилетиями мечтали писатели-фантасты. И, похоже, человечество сделало еще один шаг к фантастическому будущему.
Исследование опубликовано в журнале Nature Metabolism.
