A tudósok képesek lehetnek arra, hogy a Marsra tartó űrhajósokat hanghullámok segítségével "hibernált" állapotba helyezzék

A tudósok ultrahanggal kezelték egerek és patkányok agyát, hogy hibernált állapotba hozzák őket, és a kutatók szerint a technikát egy nap kr...

A hanggal történő gyógyítás lehet a jövő orvostudománya

Meditatív állapot meditáció nélkül? - Egy új technológia segítségével gombnyomásra eljuthatunk a megvilágosodás állapotába

Az ultrahang képes helyreállítani a memóriát és visszafordítani a demenciát

A tudósok ultrahanggal kezelték egerek és patkányok agyát, hogy hibernált állapotba hozzák őket, és a kutatók szerint a technikát egy nap kritikus ellátásban részesülő sérült embereken vagy hosszú távú űrrepüléseken utazó űrhajósokon is használhatják.

A maga nemében egyedülálló módszer - amely úgy működik, hogy ultrahangot bocsát ki az agy azon részén, amely felelős az anyagcsere és a testhőmérséklet szabályozásáért - akár 3,5 Celsius fokkal is csökkentette a rágcsálók átlagos testhőmérsékletét, miközben lelassította szívverésüket és csökkentette oxigénfogyasztásukat.

Az állatkísérlet eredményei némi nyomot adhatnak a kutatóknak arra, hogy a hibernációhoz hasonló állapotot vagy torport hogyan lehet biztonságosan és nem invazív módon előidézni az emberekben. A kutatók eredményeiket a Nature Metabolism folyóiratban tették közzé. (1)

"Ha sikeresen demonstrálják embereken, ez a technológia jelentős potenciállal rendelkezik az orvosi alkalmazásokban, különösen olyan életveszélyes körülmények között, mint a stroke és a szívroham," - mondta Hong Chen, a tanulmány vezető szerzője, a St. Louis-i Washington Egyetem orvosbiológiai mérnöki docense.

"A torporszerű állapot előidézése ezekben a betegekben meghosszabbíthatja a kezelési ablakot és növelheti túlélési esélyeiket," - mondta.

Amikor kevés az élelem vagy túl hideg az idő, egyes emlősök, madarak, rovarok, kétéltűek és halak megőrzik energiájukat azáltal, hogy akaratlanul belépnek a torpor néven ismert titokzatos és átmeneti állapotba, amelyet drasztikusan lecsökkent anyagcsere jellemez.

Ebben az állapotban az állat testhőmérséklete és pulzusszáma drámaian csökken, vére lassabban áramlik. A hibernálás során az állatok többszörös torpid állapotokat kötnek össze. Lelassítják a pulzusukat percenkénti több száz ütésről egy maroknyira; tíz percenként vagy több idő alatt egyszer lélegeznek; és tompítják agyi aktivitásukat, amíg észrevehetetlenné nem válik.

Valójában olyan kevés tudattalan funkciót végeznek a torpid időszakokban, hogy sok hibernált állatnak rendszeresen fel kell ébrednie, hogy megfelelő alvásban legyen része.

A torpor mélyreható fiziológiai változásai drasztikusan csökkentik az állatok túléléséhez szükséges energiát. Talán nem meglepő tehát, hogy a tudósok már régóta kíváncsiak arra, hogy ezeket az előnyöket meg lehet-e adni a súlyosan sérült állapotban lévő embereknek, vagy a távoli bolygókra tartó hosszú és magányos repülésre kényszerülő asztronautáknak.

Valójában a hipotermia, a testhőmérséklet normálisan veszélyes csökkenésének lehetséges orvosi hasznosságáról szóló feljegyzések az ókori Egyiptomig nyúlnak vissza. Napóleon fősebésze, Baron de Larrey is megfigyelte az 1812-es sikertelen orosz invázió során. Larrey jéggel vette körül a végtagokat, mielőtt amputálta volna őket, és észrevette, hogy a sebesültek gyorsabban halnak meg a tűz melegében, mint a hideg közelében. A modern időkben a sebészek hipotermikus állapotokat használnak a betegek túlélési arányának növelésére a szív- és agyműtétek során.

De nyitott kérdés, hogy az emberben, aki természeténél fogva nem lép be egy ilyen kábult állapotba, mesterségesen és biztonságosan előidézhető-e.

Ennek a lehetőségnek a vizsgálatára az új tanulmány mögött álló tudósok egy hordható ultrahang sapkát hoztak létre, amelyet kezdetben az egerek fejére ragasztottak. Bekapcsolás után a készülék ultrahanghullámokat sugárzott a rágcsálók agyának egy részébe, az úgynevezett hipotalamusz preoptikus területbe, amely kritikus agyterület a testhőmérséklet és az alvás szabályozásában sok állatban, valamint a hibernált és torpor állapotok aktiválásában hibernált állatokban.

Miután kitették őket az ultrahangnak, az egerek azonnal torporszerű állapotba kerültek, amelyben testhőmérsékletük, pulzusszámuk és oxigénbevitelük drasztikusan csökkent. Az egerek lassúvá váltak, és lényegesen kevesebb ételt ettek.

Az ultrahang kezelések megismétlésével minden alkalommal, amikor az egerek testhőmérséklete egy célszint fölé emelkedett, a tudósok képesek voltak az egereket ezekben a torporszerű állapotokban tartani akár 24 órán keresztül anélkül, hogy bármilyen sérülés vagy kényelmetlenség jeleit észlelték volna rajtuk. Amikor az ultrahangos sapkát kikapcsolták, az egerek normális testhőmérséklete és aktivitási szintje kevesebb, mint 90 perc alatt helyreállt.

Miután megismételték kísérletüket 12 patkánnyal, a tudósok látták, hogy az eszköz a patkányok testhőmérsékletében is csökkenést okoz, bár csekélyebb, 2 °C-fokos mértékkel. Ez azt jelenti, írták a tanulmány szerzői, hogy a sapka még mindig nem működik olyan emlősökön, amelyek természetes módon nem lépnek be a torporba - beleértve az embereket is.

"További kutatásokra van szükség ahhoz, hogy meghatározzuk ennek a megközelítésnek a biztonságosságát és megvalósíthatóságát emberekben," - mondta Chen. "El tudjuk képzelni, hogy az űrhajósok sisakszerű eszközt viselnek, amelyet arra terveztek, hogy a hipotalamusz régióját célozza meg, hogy kábulatszerű állapotot idézzen elő."

Azonban még mindig sok akadály áll fenn, mielőtt a torpor-indukáló ultrahang készülékeket arra használhatják, hogy időt nyerjenek az orvosoknak a műtétek során, vagy hogy az űrhajósokat egyfajta hibernációba helyezzék.

A kutatók azt találták, hogy ultrahang sapkájuk úgy tűnik, hogy azáltal hoz létre torporszerű állapotot, hogy stimulál egy bizonyos ioncsatornát - a töltött részecskék áthaladását - a rágcsálók agysejtjeiben, de a vadonban megfigyelt természetes torport más hormonális és molekuláris szintű változások is kísérik, amelyeket még nem értünk. A hosszú távú hibernáció agyra gyakorolt hatása szintén nem tisztázott, de néhány tanulmány felveti annak lehetőségét, hogy memóriavesztést okozhat a hibernált állatokban.

"Figyelemre méltó, hogy milyen keveset tudunk a hibernációnak, különösen az elhúzódó hibernációnak az agyműködésre, a szinaptikus kapcsolatokra vagy az emlékekre gyakorolt hatásairól," - mondta Vlagyiszlav Vjazovszkij, az Oxfordi Egyetem alvásfiziológia professzora, aki nem vett részt az új tanulmányban.

"Ezért, mielőtt hibernációt próbálnánk előidézni az emberekben, először meg kell győződnünk arról, hogy tudjuk, hogyan lehet sértetlenül visszahozni őket," - mondta Vjazovszkij. "Amíg nem értjük meg teljesen a természetes hibernáció okait és következményeit, az emberekben a kábulat lehetősége a sci-fi területén marad, és ott is kell maradnia." (2)

(1) - https://www.nature.com/articles/s42255
(2) - https://www.livescience.com/health/con