Новости всё Наука - iCity.life Санкт-Петербург

Эволюция наделила некоторых животных способностью впадать в спячку, что позволяет им выживать в тяжелых условиях. Научное название этого состояния, при котором снижается температура тела (иногда даже ниже 0 градусов) и все процессы в организме замедляются — гибернация. По мнению ученых, гибернация могла бы быть полезной не только животным, но и людям. Причем речь не только о длительных межпланетных перелетах, но и множестве других ситуаций на Земле, когда процессы в теле человека необходимо замедлить. Но как заставить впасть «в спячку» организм, который от природы на это не способен? Недавнее исследование показало, что вызвать подобное состояние способен ультразвук.

Как проходит зимняя спячка у животных

Гибернации позволяет животным расходовать во много раз меньше энергии и кислорода, чем во время бодрствования. К примеру, пульс замедляется с нескольких сотен ударов до нескольких ударов в минуту. Вдох и выдох осуществляют раз в десять минут. Кровь при этом циркулирует гораздо медленнее, чем обычно.

Но это состояние не является сном, а представляет собой оцепенение. Одно из исследований даже показало, что животные, которые впадают в спячку, иногда выходят из нее, чтобы немного поспать. Правда, это касается не всех животных. К примеру, бурые медведи не впадают в такую глубокую спячку, и легко просыпаются, когда им угрожает опасность.

Во время спячки у животных снижается температура тела, сокращается количество сердечных сокращений и частота вздохов, что позволяет им экономить энергию

Ученые уже давно исследуют гибернацию и возможность искусственно вводить в нее людей. В теории это не является чем-то невозможным. Еще в 1812 году французские заметили, что раненые бойцы на холоде живут дольше, чем в тепле. Это указывает на то, что холод способен замедлять процессы в организме.

В “зимнюю спячку” можно вводить животных искусственно

В новом исследовании ученые использовали ультразвуковую шапку, которую приклеивали на головы мышей. Устройство обеспечивало направленное воздействие ультразвуковых волн на часть мозга животных, которая отвечает за контроль температуры тела — преоптическую область гипоталамуса. Кроме того, известно, что именно эта часть мозга активирует естественную гибернацию у животных, которые впадают в зимнюю спячку.

Как сообщают исследователи, после включения прибора, у мышей сразу же возникало состояние, подобное оцепенению. Температура их тела быстро снизилась на 3,5 градусов по Цельсию, в след за чем сократилась и частота сердечных сокращений. Это привело к уменьшению частоты дыхания. Грызуны стали вялыми и потребляли гораздо меньше пищи, чем обычно.

Визуализация изменения температуры тела мышей после воздействия на мозг ультразвуком

Когда температура грызунов поднималась выше 34 градусов (порог естественного оцепенения), ультразвуковые импульсы повторяли, и температура снова опускалась. Таким образом мышей удавалось удерживать в состоянии оцепенения в течение суток без каких либо признаков вреда для их здоровья или чувства дискомфорта. Как только прибор выключался, нормальная температура тела возвращалась грызунам менее чем за 90 минут. Эту технологию ученые назвали “гипотермией, индуцированной ультразвуком”.

Исследователи также повторили свой трюк на 12 крысах, в результате чего у них тоже снизилась температура тела, но только на 2 градуса, о чем ученые сообщают в журнале Nature Metabolism. По их словам, результаты исследования четко указывают на то, что ультразвуком можно вводить в состояние оцепенения животных, которые не впадают в спячку естественным образом, в том числе это касается людей.

Как ультразвук воздействует на мозг

Ученые предполагают, что ультразвуковые волны влияют на работу ионного канала, который обеспечивает проход заряженных частиц в клетках мозга животных. Однако в природе оцепенение вызывает изменения не только на молекулярном, но и гормональном уровне. Возможно, из-за этого ультразвук не вызывает полную «спячку».

Гибернации поможет космонавтам сэкономить ресурсы и легче переносить длительные полеты

Прежде чем протестировать данный метод на людях, ученым необходимо провести ряд дополнительных исследований, чтобы выяснить насколько он безопасен и как воздействует на мозг и организм в целом. Но если результаты будут успешными, ультразвуковое оцепенение можно будет использовать не только в космонавтике, но и медицине. Замедляя все процессы в организме пациентов, медики получат больше времени для оказания помощи.

Напоследок напомним, что ранее ученым уже удавалось вводить мышей в состояние оцепенения, но при помощи химического вещества. Теперь же удалось это сделать более безопасным и простым методом, который теоретически применим и для людей.