世界不思議

冬眠機制被科學家找到,未來將應用於探索太空

科學家從老鼠大腦中找到觸發休眠的開關應用於人類還遠嗎兩項獨立的研究已經確定了讓老鼠進入類似冬眠狀態的難以捉摸的大腦“開關”。這一發現可能會讓我們更接近如何讓其他動物,甚至人類——處於同樣的懸浮狀態,這對生物體來說非常有用。

當動物進入熊體時,它們的生理活動就會下降;其特徵是顯著降低體溫和代謝率。如果食物不夠豐富,比如冬天,較低的體溫可以節約能源。科學家們已經知道,大腦的某些部分大量參與調節動物需要實現冬眠,但這些最新的研究極大地促進了我們對在這一過程中起核心作用的神經元的理解。減少能源使用和根據需要減緩新陳代謝的生物能力對各種健康應用都有著潛在的巨大價值。如果我們能夠安全地在人類中觸發這個過程,冬眠狀態可以幫助一個人的身體存活下來,否則會導致嚴重的傷害或死亡。

當然,太空旅行是顯而易見的例子,可以想像找到將人類置於靜止的動畫中,以便長途跋涉到銀河系的遠端。現在聽起來的確像是太空歌劇,但是理解動物的大腦是如何誘導巨鼠的,是一個奇妙的起點,看看人類是否有可能實現這一點。當老鼠在24小時左右得不到食物時,它們自然會進入熊穴來節約能量。研究人員可以利用這一特徵來研究它們。在第一項研究中,科學家們正在研究下丘腦中的一組神經元,他們稱之為靜止誘發神經元,即Q神經元。這些特定的神經細胞表達一種叫做QRFP(熱谷氨酰基氨基肽)的神經遞質。研究團隊發現,當Q神經元受到刺激時,他們會引發老鼠休眠超過48小時,降低體溫和新陳代謝,比小鼠正常扭體週期長很多,但動物在休眠後均痊癒,沒有任何不良反應。研究組還發現,老鼠大腦中支持神經元的更廣泛網絡似乎有助於降低體溫,然後成功地展示瞭如何在老鼠和大鼠身上使用神經遞質和激光來操縱Q神經。

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在另一項研究中,另一組研究人員能夠在小鼠進入麻木狀態後,對下丘腦激活的神經元進行基因標記和識別,並在小鼠被餵食、體溫再次升高後,重新激活這些神經元,這再次觸發了大鼠的麻木狀態。科學家們發現了這些神經元,將其中最大的子集與PACAP(腦垂體腺苷酸環化肽激活多肽)基因的表達聯繫起來, PACAP是一種已知具有神經遞質作用的蛋白質。刺激這些神經元,可以引起扭力,而阻塞這些神經元則擾亂了老鼠的正常扭力。神經學家Clifford B. Saper和Natalia LS Machado在伴隨的研究新聞和觀點文章中寫道,從PACAP和QRFP的表達來看,兩組神經元之間似乎存在一些化學的重疊,而且“兩種研究的結果,採取非常不同的方法,相互加強。”雖然推測人類冬眠是有趣的,但記住這些發現還遠遠不適用於人類;然而,科學家們經常想知道,沒有自然冬眠的動物是否有某種隱匿的能力,這就需要激活。除了對去宇宙中遙遠的地方旅行很有用外,將人們置於麻木狀態可以限制嚴重傷害造成的損害,但目前的研究才剛剛開始。威廉斯學院( Williams College)生物學家史蒂文·斯沃普( Steven Swoap)說:“ 試圖確定哪些神經元參與了引發麻木狀態和冬眠的過程。這當然是生物學家多年來一直感興趣的事情。”斯沃普沒有參與這項研究。兩支研究小組都從不同的角度出發,最後幾乎在同一個地方落腳,他們以這種方式相互補充,相互驗證,相互加強,這正是科學的迷人之處。這兩篇論文分別刊登在《自然》雜誌上。以上由中國醫旅健產業聯盟(公眾號:china-mth)整理髮布,如涉版權,請持權屬證明與我們聯繫。

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