อัลตราซาวนด์กระตุ้นสมองส่งหนูเข้าสู่สภาวะคล้ายจำศีล

สำหรับสัตว์หลายชนิด ชีวิตเป็นวัฏจักรของความขาดแคลนพอๆ สิ่งมีชีวิตที่จำศีลจะขดตัวอยู่ใต้ดินในฤดูหนาว ทำให้เมตาบอลิซึมของพวกมันช้าลง ดังนั้นพวกมันจึงสามารถเข้าสู่ฤดูใบไม้ผลิได้โดยไม่มีอาหาร แม้แต่หนูทดลอง หากขาดอาหาร ก็สามารถเข้าสู่สภาวะที่เรียกว่า ทอร์พอร์ ซึ่งเป็นโหมดแสตนด์บายชนิดหนึ่งที่ช่วยประหยัดพลังงาน

เป็นสิ่งที่มนุษย์เพ้อฝันเกี่ยวกับตัวเองมานานแล้ว: หากเราออกจากโลกนี้และท่องไปในอวกาศ เราจะได้สัมผัสกับช่วงเวลาที่ขาดแคลน นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์มักจะจินตนาการถึงเทคโนโลยีลึกลับที่ทำให้มนุษย์อยู่ในภาวะชะงักงัน สามารถอยู่รอดมานานหลายศตวรรษในความเงียบงันก่อนที่จะเกิดชีวิตใหม่ สำหรับตอนนี้ มันเป็นเทคโนโลยีที่ไม่สามารถเข้าถึงได้

แต่ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ทำงานเพื่อทำความเข้าใจสภาวะต่างๆ เช่น อาการมึนงงและการจำศีล รายละเอียดที่ยั่วเย้าว่าสมองควบคุมเมแทบอลิซึมได้เกิดขึ้นได้อย่างไร นักวิจัยรายงานใน วารสาร Nature Metabolism เมื่อวันพฤหัสบดีที่ผ่านมาว่าพวกเขาสามารถส่งหนูเข้าสู่สภาวะคล้ายสลบได้ด้วยการกำหนดเป้าหมายไปที่ส่วนใดส่วนหนึ่งของสมองด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์สั้นๆ ยังไม่ชัดเจนว่าเหตุใดอัลตราซาวนด์จึงมีผลกระทบนี้ แต่ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าการศึกษาวงจรประสาทที่เกี่ยวข้องกับความทรมานสามารถเปิดเผยวิธีจัดการกับการเผาผลาญนอกห้องปฏิบัติการได้

อุปกรณ์อัลตราซาวนด์ซึ่งสร้างคลื่นเสียงความถี่สูงเป็นที่รู้จักกันดีที่สุดในด้านพลังการถ่ายภาพ แต่นักประสาทวิทยายังใช้พวกมันเพื่อกระตุ้นเซลล์ประสาท Hong Chen ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์แห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตันในเซนต์หลุยส์และผู้เขียนรายงานฉบับใหม่กล่าวว่าคลื่นเสียงที่ปรับอย่างถูกต้องสามารถเดินทางลึกเข้าไปในสมองได้ ในปี 2014 วิลเลียม ไทเลอร์ ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัยอลาบามา เบอร์มิงแฮม และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้อัลตราซาวนด์กับบริเวณรับความรู้สึกในสมองและพบว่า มันปรับปรุงความรู้สึกสัมผัสของวัตถุ. การเติบโตของงานคือ การสำรวจอัลตราซาวนด์เป็นวิธีการรักษา สำหรับความผิดปกติต่างๆ เช่น ภาวะซึมเศร้าและความวิตกกังวล

ด้วยความสงสัยเกี่ยวกับบริเวณสมองที่ควบคุมอุณหภูมิร่างกายของสัตว์ฟันแทะ ดร. เฉินและเพื่อนร่วมงานของเธอจึงสร้างหมวกอัลตราซาวด์เมาส์ขนาดเล็ก อุปกรณ์ฝึกการระเบิด 6 ครั้ง แต่ละครั้งประกอบด้วยอัลตราซาวนด์ 10 วินาที บนพื้นที่ที่เลือกของสมองของหนู (นักวิจัยที่ศึกษาสมองด้วยอัลตราซาวนด์ต้องปรับอุปกรณ์อย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนที่อาจทำลายเนื้อเยื่อ)

นักวิจัยสังเกตเห็นหนูหยุดเคลื่อนไหว การวัดอุณหภูมิร่างกาย อัตราการเต้นของหัวใจ และเมแทบอลิซึมพบว่าลดลงอย่างเห็นได้ชัด หนูอยู่ในสถานะนี้ประมาณหนึ่งชั่วโมงหลังจากอัลตราซาวนด์ระเบิดและกลับสู่สภาวะปกติ

เมื่อพิจารณาเซลล์ประสาทที่เกี่ยวข้องในการตอบสนองนี้อย่างใกล้ชิด นักวิจัยระบุว่ามีโปรตีนในเยื่อหุ้มสมอง TRPM2 ซึ่งดูเหมือนจะไวต่ออัลตราซาวนด์ เมื่อนักวิจัยลดระดับโปรตีนในหนู หนูจะดื้อต่อผลกระทบของอัลตราซาวนด์

Davide Folloni นักวิจัยจาก Icahn School of Medicine แห่ง Mount Sinai ในนครนิวยอร์ก กล่าวว่า นี่เป็นขั้นตอนสำคัญในการทำความเข้าใจว่าอัลตราซาวนด์ส่งผลต่อเซลล์ประสาทอย่างไร รายละเอียดส่วนใหญ่เข้าใจยาก

แต่ก็เป็นไปได้เช่นกันว่าความร้อนที่เกิดจากอัลตราซาวนด์ ไม่ใช่แค่ตัวอัลตราซาวนด์เอง กำลังส่งผลต่อ TRPM2 ในสมองของหนู ซึ่งเป็นประเด็นที่ Masashi Yanagisawa และ Takeshi Sakurai จาก University of Tsukuba ในญี่ปุ่นยกประเด็นขึ้นมาในการสัมภาษณ์แยกกัน ทั้งสองได้ศึกษาเซลล์ประสาทในบริเวณสมองส่วนนี้ และความเชื่อมโยงของพวกมันกับสภาวะที่รู้สึกทรมาน ทั้งสองอาจกำลังเล่นอยู่ ดร. เฉินกล่าว

หนึ่งในส่วนที่ยั่วเย้าที่สุดของการศึกษานี้ นักวิจัยได้ตรวจสอบเพื่อดูว่าสัตว์ที่ปกติแล้วจะไม่มีอาการบิดเกร็งหรือหนู จะมีพฤติกรรมต่างออกไปหรือไม่เมื่อบริเวณสมองได้รับการกระตุ้นด้วยอัลตราซาวนด์ อันที่จริง พวกมันดูเหมือนจะเดินช้าลง และอุณหภูมิร่างกายก็ลดลง

“เราต้องระวังข้อมูลหนู” ดร. เฉินเตือน จนถึงตอนนี้ พวกเขามีข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิเท่านั้น ไม่มีข้อมูลอัตราการเผาผลาญและปัจจัยอื่นๆ

อัลตราซาวนด์อาจเป็นวิธีเปลี่ยนเมแทบอลิซึมของสัตว์ขนาดใหญ่ที่ไม่มีประวัติการทรมานเหมือนมนุษย์ได้หรือไม่? เป็นความคิดที่น่าสนใจ ดร. ซากุราอิกล่าว

“ในขั้นตอนนี้” เขากล่าว “ยังคงเป็นคำถามที่ไม่มีคำตอบ”