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博通网 2020-06-27 450 10

生命的停息键?科学家初次在小鼠大脑中找到“蛰伏开关”

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原标题:生命的停息键?科学家初次在小鼠大脑中找到“蛰伏开关” 来源:学术经纬

童话故事中,睡美人甜睡100年,时间停滞,容颜不老;科幻影戏中,宇航员在漫长的星际旅行时,静静躺在休眠舱里,穿越众多太空。只管这些是人们幻想中的情形,根据科学家们最新的一组发明,按下“生命停息键”的想法离现实大概没有那么迢遥。近日,顶尖学术期刊《自然》在线发表了两篇研究论文,来自美国哈佛医学院和日本筑波大学的两支研究团队,“背靠背”在小鼠的大脑中找到一群特殊的神经细胞,对体温控制起着要害作用。

人为激活这些神经细胞,可以触发小鼠进入类似蛰伏的状态,让体温和能量消耗都大大降低。而且,动物从这种状态恢复后,没有出现组织器官和举动异常。研究职员希望,基于这一发明,可以在人类身上实现“人工蛰伏”。

▲《自然》刊发的评论认为,这两项研究刷新了我们对体温调治的熟悉

大自然中,蛙、蛇、熊等动物可以在严酷的冬天、食品短缺的季候或是其他极度条件下,通过蛰伏举动(季候性休眠)生存下来。与一样平常的就寝差别,蛰伏涉及全身生理变化,心跳减慢、呼吸变弱,耗氧量更少,体温还会显著降落。

为什么有的动物会蛰伏、有的动物不蛰伏?这个问题不仅让五六岁小孩子好奇,也引发了许多科学家为之探索。

研究职员指出,蛰伏研究困难的一个缘故原由是,常用的实验动物小鼠、大鼠并不蛰伏。不外,哈佛医学院Michael Greenberg教授领导的研究团队注意到,小鼠在食品匮乏、周围又冷时,会进入一种短暂的麻痹萎靡(torpor)状态。在情况温度低至22℃时,24小时饿肚子的小鼠焦点体温会降低,代谢率和身体活动也显著降落,相比之下,吃饱的小鼠可以或许保持正常体温。

研究小组利用神经元活性的生物标志物,在小鼠的脑中探求那些在进入麻痹状态时会被激活的神经元。

在此历程中,他们把征采范围集中在了下丘脑,也就是卖力体温调治、饥饿、干渴、激素排泄等功效的脑区。研究职员在下丘脑的数百个差别区域,逐一确认哪些区域的神经元在被激活后会引起小鼠麻痹。

费力征采之下,他们终极在下丘脑的一个特定区域(表里侧视前区),确定了一组神经元。仅仅刺激这组神经元,就能让小鼠体温迅速降低,活动大大减少;而抑制这些神经元的活性时,还可以制止饥饿小鼠进入麻痹状态。研究职员继而通过单细胞RNA测序等要领,判定出这组神经元表达哪些标志性卵白,好比神经递质等。

另一篇研究论文中,日本筑波大学的科学家们接纳差别的要领、在下丘脑的类似区域,找到了同样的“神经开关”。他们将这群神经细胞定名为Q神经元(Quiescence)。

通过基因改造,研究职员们得以用化学物质或光照特异性地激活小鼠脑中的Q神经元。他们惊讶地发明,小鼠的焦点体温降落了近10度,而且可以连续48小时出现动物蛰伏特有的状态:不吃不动,心率降低,耗氧量减少等。“当周围情况大幅度降落时,它们的机体功效保持正常,体温变得更低,维持在22℃左右。”研究卖力人樱井武教授说。

▲短暂激活Q神经元后,小鼠的焦点体温从37℃降低到24℃

“更令我们不测的是,在既不蛰伏也没有一样平常麻痹萎靡(torpor)的大鼠身上,激活Q神经元也会触发与小鼠类似的蛰伏状态。”第一作者高桥彻说,“只管我们还不知道确切的答案,但人类也有可能具备Q神经元,可以触发类似的状态。“

下一步,人类也能“一键休眠”吗?“现在说我们是否可以在人身上诱发同样的状态还为时尚早,但这是一个值得探索的目标。”Greenberg教授说道。

谈到“人工蛰伏”的未来应用,两支科研团队都睁开了诸多假想,比方可以在临床手术中取代麻醉;产生中风或外伤后,放慢代谢历程,制止大脑进一步受损;用来延长寿命;甚至把幻想酿成现实,为人类的火星之旅、太空探索提供帮助。

“当我们假想人类也可以出现类似蛰伏的状态时,想象力变得越来越疯狂。”研究作者之一、哈佛医学院的Sinisa Hrvatin博士说。


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