在某些物种中，当情况变得艰难时，身体会踩下刹车，降低体温并减缓新陈代谢至蜗牛般的速度，进入一种称为麻痹的状态。人类不会进入麻痹状态，但这种情况可能在看似不相关的场景中提供益处，例如重症监护室 (ICU) 停留和长途太空旅行。
华盛顿大学圣路易斯分校和华盛顿大学的研究人员使用靶向大脑深层区域的治疗性超声波，在不物理侵入小鼠头骨的情况下，诱导小鼠进入类似麻痹的状态。小鼠可以自然进入这种暂停状态，因此科学家们还在大鼠身上测试了这项技术，大鼠是不会进入麻痹状态的动物。这项5月25日发表在《自然·代谢》杂志上的研究结果，可能为研究利用超声波靶向不同大脑区域以调节其他身体活动提供信息。
博洛尼亚大学生物医学和神经运动科学系的副教授马泰奥·切里说，这种方法是非侵入性的，“对于许多应用来说非常棒”，他没有参与这项工作。 他说，它似乎足够灵活，可以充当“恒温器，从概念上讲”，允许根据需要调整超声波刺激以改变温度。
支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章，请考虑支持我们屡获殊荣的新闻业，方式是 订阅。 通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于发现和塑造我们当今世界的想法的具有影响力的故事。
英国布里斯托大学生理学、药理学和神经科学学院研究麻痹的临床医生迈克尔·安布勒说，使用非侵入性技术是推进麻痹诱导走向人类使用的重要一步，他没有参与这项工作。
早期的一些努力依赖于将蛋白质基因注入目标区域，以帮助激活在光或药物刺激下的细胞。 安布勒说，这种侵入性方法不太可能获得人类使用的批准，这使得这项新研究“非常有趣”。
为了非侵入性地触发类似麻痹的状态，研究人员在他们的啮齿动物受试者身上放置了一个微小的头盔状探头，用超声波刺激大脑深层结构。 该团队选择的超声波频率与用于医疗目的（如产前筛查）的频率不同。 目标区域是下丘脑的视前区，之前的研究表明，该区域的神经元在麻痹中起作用。
刺激这些神经元会促使它们向棕色脂肪组织发送信号，棕色脂肪组织是一种位于上背部的高度代谢脂肪，其任务是在天气太冷时提高体温。 来自视前区的超声波触发信息抑制了小鼠棕色脂肪的活动，阻止其升高热量。 为了确认寒冷，研究人员使用红外摄像机跟踪棕色脂肪区域的皮肤冷却情况和动物尾巴的热量损失。 他们还通过测量啮齿动物氧气使用量的下降来证实它们的新陈代谢减慢。 除了脂肪变冷和新陈代谢迟缓外，小鼠还表现出其他处于类似麻痹状态的迹象，例如活动减少和心率降低。
当受到惊吓或压力时，小鼠会进入自然麻痹状态。 为了确保超声波而不是压力或恐惧触发了体温下降，研究人员转向大鼠，大鼠缺乏这种自然反应。 超声波信号也诱导大鼠的体温降低，这表明视前区的超声波是导致类似麻痹状态的原因。
该研究的资深作者、华盛顿大学圣路易斯分校生物医学工程和放射肿瘤学系副教授陈红说，大鼠的效果是温和的。 她说，“大鼠研究只是证明了”这种刺激在非麻痹动物身上也有效，“研究还有‘很长的路要走’。”
研究人员自动化了刺激过程，使动物保持在类似麻痹的状态。 温度升高会触发超声波刺激，再次降温，很像恒温器。 小鼠在这种状态下保持了 24 小时，当超声波刺激关闭时，正常的体温和新陈代谢迅速恢复，没有明显的负面影响。
对细胞在刺激下反应的更深入研究表明，超声波影响了钙等离子体流入视前神经元，从而触发了到达棕色脂肪并阻止其升温的信号。 当研究人员去除负责控制这种流动的蛋白质时，超声波对降低体温的影响较小。
陈说，这些结果表明，这种蛋白质“就像一个纳米开关”。 她认为这一发现是该研究最重要的发现，因为大脑其他区域的类似蛋白质也可能对超声波刺激敏感。 她说，“如果我们能在大脑的其他部位识别出超声波敏感[蛋白质]，我们就可以调节其他行为”，她补充说，这些行为可能是什么还有待观察。
通过用超声波轰击大脑来改变行为的可能性可能具有伦理意义。 陈说，“在科技领域，我们必须考虑是否存在阴暗面。” “我认为这种可能性很低，因为为了使这项技术发挥作用，我们需要精心设计的设备，可以精确地靶向特定的大脑区域，这极具挑战性。”
这项技术将不得不克服最初的怀疑。 切里说，“就目前而言，我认为你真的无法用这样的技术让人进入某种程度的低温状态”，他指出，还有其他更简单的方法可以让人失去知觉。
陈说，如果非侵入性诱导麻痹在人类身上成为可能，一个潜在的用途是为中风或心脏病发作患者争取送往医院的时间。 这两种紧急情况都会导致受影响组织缺氧，并且由于麻痹涉及较低的氧气需求，因此可以延迟或预防损害。
在 ICU 中，麻痹诱导可以排除患者护理中涉及的许多药物和监测的需要。 安布勒研究麻痹作为支持 ICU 中器官衰竭患者的一种方法，他说，“这项研究为实现该目标迈出了非常重要的第一步。”
在人类中诱导麻痹还具有未来主义的潜力，可以支持跨越广阔而孤独的太空旅程的冷冻休眠。
在该可能性在未来的某个理想时刻实现之前，必须首先对一种熟悉的地球物种进行研究。 切里说，下一步应该是在更大的非人类动物（可能是猪）身上进行测试。 他说，“它们最像人类——无毛，并且在热学上与人类相似。”
陈同意，猪可能是麻痹诱导获得回报的下一个阶梯。 “我们希望逐步推进这项技术，从老鼠到大鼠，再到猪，再到猴子，然后，希望最终到人类”——然后，也许，超越地球的界限。