داستان‌های علمی تخیلی مدت‌هاست که فناوری پیچیده‌ای را توصیف می‌کند که می‌تواند به طور موقت افراد را در حالت معلق قرار دهد، و به شخصیت‌ها اجازه می‌دهد تا در آینده، اغلب پس از سفرهای طولانی در فضا، بیدار شوند. در واقعیت، اساس انیمیشن معلق می‌تواند به طور بالقوه بر یک فناوری بسیار ساده‌تر تکیه کند – فناوری که برای چندین دهه به طور معمول در کلینیک‌ها استفاده می‌شود.
محققان دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس از امواج فراصوت برای وادار کردن جوندگان به حالت صرفه جویی در انرژی استفاده کردند که نشان دهنده یک مکانیسم طبیعی بقای خواب زمستانی است که به عنوان torpor شناخته می شود. در مطالعه جدیدی که در متابولیسم طبیعتاین تیم توانست دمای بدن و سرعت متابولیسم موش ها را کاهش دهد و به برخی از نتایج مشابه در موش ها دست یابد که مانند انسان ها به طور طبیعی در معرض بی حسی نیستند. اگرچه ممکن است این تکنیک هنوز برای سفر بین ستاره‌ای آماده نباشد، اما اگر در انسان مؤثر باشد، می‌تواند در کوتاه‌مدت مفید باشد و به خرید زمان ارزشمند برای بیماران مراقبت‌های ویژه کمک کند.
در دهه 1960، نزدیک به طلوع عصر فضا، دانشمندان شروع به جستجو برای مکانیسمی بیولوژیکی برای القای مصنوعی لک و خواب یا خواب زمستانی در انسان کردند. اخیراً، مطالعات به قسمت خاصی از مغز اشاره کرده اند، منطقه ای از هیپوتالاموس به عنوان یک سیستم کنترل برای چنین شرایطی، منطقه پیش نوری نامیده می شود.
محققان دیگر با تزریق مواد شیمیایی به بخش‌های خاصی از مغز آزمایش کرده‌اند. هانگ چن، نویسنده ارشد، دکترا، استادیار مهندسی زیست پزشکی در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، گفت: ما رویکرد کاملاً متفاوتی را با اولتراسوند در پیش گرفتیم، که می‌تواند فعالیت عصبی را نیز تعدیل کند، اما کمتر تهاجمی و به طور کلی ارزان‌تر است.
چن و همکارانش کاوشگرهای فراصوت پوشیدنی را طراحی و ساختند که شبیه کلاهک های گرد هستند و آن ها را به سر حیوانات وصل کردند. سپس این تیم با کاوشگرها امواج صوتی تولید کردند و آنها را به هیپوتالاموس هدایت کردند.
آنها دمای بدن، ضربان قلب و مصرف اکسیژن حیوانات را در طول آزمایش ها ثبت کردند. در عرض چند دقیقه پس از شروع این روش در موش، اندازه گیری برای هر سه کاهش یافت. محققان همچنین متوجه شدند که موش‌ها، اگرچه هنوز بیدار هستند، اما فعالیت بدنی بسیار کمتری داشتند.
نویسندگان این مطالعه حالت خفگی مانند را برای کمی بیش از 24 ساعت حفظ کردند، سپس دستگاه ها را خاموش کردند و موش ها بدون هیچ اثر ماندگاری به رفتار فعال عادی خود بازگشتند.
آنها با مطالعه فعالیت مغز و بافت موش دریافتند که روش اولتراسوند نورون‌ها را در ناحیه پیش‌اپتیک فعال می‌کند. نویسندگان همچنین مکانیسم محتملی را برای چروک ناشی از اولتراسوند شناسایی کردند – پروتئینی که در انسان نیز یافت می شود که به یون ها اجازه می دهد به داخل این نورون ها جریان پیدا کنند و آنها را فعال کنند.
سپس این تیم به دنبال نشان دادن این بود که این استراتژی می‌تواند در حیوانات غیر تورپیک نیز کارایی داشته باشد، گامی ضروری قبل از ارزیابی فناوری برای کاربردهای انسانی.
چن گفت: «پس از اتمام مطالعات موش، سعی کردیم ببینیم آیا می‌توانیم از اولتراسوند برای القای حالت مشابه در موش‌ها استفاده کنیم، موش‌هایی که به طور طبیعی به بخار یا خواب زمستانی نمی‌روند.»
اگرچه اثرات اولتراسوند در موش‌ها کمتر از موش‌ها بود، اما تیم تحقیقاتی همچنان کاهش قابل‌توجهی در دمای مرکزی بدن پیدا کرد. به گفته چن، این نتایج نشان می‌دهد که یک اثر بی‌حس‌کننده با اولتراسوند در حیوانی که به طور طبیعی در حالت بی‌حسی نیست، ایجاد می‌شود.
دیدن این نوع تعدیل عصبی معنادار با چنین فناوری ساده ای هیجان انگیز است. دکتر رندی کینگ، مدیر برنامه اولتراسوند در بخش علوم و فناوری کاربردی در مؤسسه ملی گفت: پیگیری توسعه این رویکرد نوآورانه که ممکن است روزی پیامدهای مهمی برای کلینیک و فراتر از آن داشته باشد، جالب خواهد بود. تصویربرداری زیست پزشکی و مهندسی زیستی (NIBIB).
این تیم قصد دارد با تطبیق این فناوری با آناتومی انسان، به توسعه تکنیک خود ادامه دهد.
اگر آنها توانایی آن را در القای بی حسی در انسان ثابت کنند، سونوگرافی می تواند به یک روش درمانی اصلی برای بیمارانی تبدیل شود که سکته مغزی یا حمله قلبی را تجربه کرده اند. با کاهش متابولیسم بیمار، این روش می تواند آسیب ناشی از این شرایط را به حداقل برساند و به پزشکان زمان بیشتری برای شناسایی و تجویز دارو بدهد.
این تحقیق با کمک‌های مالی NIBIB (R01EB027223، R01EB030102)، موسسه ملی سلامت روان (R01MH116981، UG3MH126861)، دفتر مدیر مؤسسه ملی بهداشت (DP5OD028125) و Wellecom Fundrough (DP5OD028125 #Fundrough) ). ).
این نکته برجسته علمی یک کشف تحقیقاتی بزرگ را توصیف می کند. تحقیقات پایه درک ما از رفتار و زیست شناسی انسان را افزایش می دهد، که زیربنای پیشرفت راه های جدید و بهتر برای پیشگیری، تشخیص و درمان بیماری است. علم یک فرآیند غیرقابل پیش بینی و تدریجی است – هر مطالعه علمی بر اساس اکتشافات گذشته، اغلب به روش های غیرمنتظره استوار است. اکثر پیشرفت های بالینی بدون دانش تحقیقات بنیادی امکان پذیر نخواهد بود.
مرجع تحقیق: یاهنگ یانگ و دیگران. القای حالت هیپوترمیک و هیپومتابولیکی شبه اژدر در جوندگان توسط سونوگرافی. متابولیسم طبیعت (2023). DOI: 10.1038/s42255-023-00804-z
