بالنسبة للعديد من الحيوانات ، تعتبر الحياة دورة ندرة ووفرة. تتجعد المخلوقات السباتية تحت الأرض في الشتاء ، مما يؤدي إلى إبطاء عملية التمثيل الغذائي لديها حتى تتمكن من مواجهة الربيع بدون طعام. حتى فئران التجارب ، إذا حُرمت من الطعام ، يمكنها الدخول في حالة تسمى السبات ، وهو نوع من الاستعداد الذي يحافظ على الطاقة.
إنه شيء تخيله البشر أنفسهم منذ فترة طويلة: إذا تركنا هذا الكوكب وسافرنا عبر الفضاء ، فسنختبر وقت الندرة الخاص بنا. يميل كتاب الخيال العلمي إلى تخيل التكنولوجيا الغامضة التي تبقي الناس تحت المراقبة ، وتكون قادرة على البقاء على قيد الحياة لقرون من الصمت قبل الظهور في حياة جديدة. في الوقت الحالي ، إنها تقنية غير قابلة للتحقيق.
ولكن بينما يعمل العلماء على فهم حالات مثل الخمول والسبات ، ظهرت تفاصيل محيرة حول كيفية تحكم الدماغ في عملية التمثيل الغذائي. أفاد باحثون يوم الخميس في مجلة Nature Metabolism أنهم تمكنوا من إرسال الفئران إلى حالة تشبه السبات من خلال استهداف جزء معين من الدماغ باستخدام موجات فوق صوتية قصيرة. من غير الواضح بالضبط سبب هذا التأثير بالموجات فوق الصوتية ، لكن النتائج تشير إلى أن دراسة الدوائر العصبية المشاركة في الخمول يمكن أن تكشف عن طرق لمعالجة التمثيل الغذائي خارج المختبر.
تشتهر أجهزة الموجات فوق الصوتية ، التي تولد موجات صوتية عالية التردد ، بقدرتها على التصوير. لكن علماء الأعصاب استخدموها أيضًا لتحفيز الخلايا العصبية. قال هونغ تشن ، أستاذ الميكانيكا الحيوية في جامعة واشنطن في سانت لويس ، إن الموجات الصوتية المضبوطة بشكل صحيح يمكن أن تنتقل إلى عمق الدماغ. لويس ومؤلف العمل الجديد. في عام 2014 ، قام ويليام تايلر ، الذي يعمل حاليًا في جامعة ألاباما ، برمنغهام ، وزملاؤه بتطبيق الموجات فوق الصوتية على منطقة حسية في الدماغ ووجدوا أنها تعزز حاسة اللمس لدى الشخص. يبحث عدد متزايد من الأوراق البحثية عن الموجات فوق الصوتية كعلاج لاضطرابات مثل الاكتئاب والقلق.
مهتمة بمنطقة الدماغ التي تنظم درجة حرارة الجسم في القوارض ، صنعت الدكتورة تشين وزملاؤها أكوابًا صغيرة بالموجات فوق الصوتية للفئران. قامت الأجهزة بتدريب ست رشقات نارية ، كل منها يتكون من 10 ثوانٍ من الموجات فوق الصوتية ، على منطقة محددة من دماغ القوارض (يجب على الباحثين الذين يدرسون الدماغ بالموجات فوق الصوتية ضبط أجهزتهم بعناية لتجنب الحرارة التي يمكن أن تلحق الضرر بالأنسجة).
لاحظ الباحثون أن الفئران توقفت عن الحركة. أظهرت قياسات درجة حرارة الجسم ومعدل ضربات القلب والتمثيل الغذائي انخفاضًا واضحًا. بقيت الفئران في هذه الحالة لمدة ساعة تقريبًا بعد انفجار الموجات فوق الصوتية ، ثم عادت إلى وضعها الطبيعي.
بالنظر عن كثب إلى الخلايا العصبية المشاركة في هذه الاستجابة ، حدد الباحثون بروتينًا في أغشية الدماغ ، TRPM2 ، يبدو أنه حساس للموجات فوق الصوتية. عندما خفض الباحثون مستويات البروتين في الفئران ، أصبحت الفئران مقاومة لتأثيرات الموجات فوق الصوتية.
قال دافيد فولوني ، الباحث في كلية إيكان للطب في ماونت سيناي في نيويورك الذي يدرس الدماغ باستخدام الموجات فوق الصوتية ، إنها خطوة مهمة نحو فهم كيفية تأثير الموجات فوق الصوتية على الخلايا العصبية. التفاصيل في الغالب غامضة.
ولكن من الممكن أيضًا أن تؤثر الحرارة الناتجة عن الموجات فوق الصوتية ، وليس فقط الموجات فوق الصوتية نفسها ، على TRPM2 في أدمغة الفئران ، كما لوحظ في مقابلات منفصلة أجراها ماساشي ياناجيساوا وتاكيشي ساكوراي من جامعة تسوكوبا في اليابان. درس الاثنان الخلايا العصبية في هذه المنطقة من الدماغ وارتباطها بحالات الخمول. قال الدكتور تشين إن كلاهما يمكن أن يلعب دوره.
في أحد أكثر أجزاء الدراسة إثارة للاهتمام ، اختبر الباحثون ما إذا كانت الحيوانات التي لا تعاني من الخمول في العادة – الفئران – تتصرف بشكل مختلف عندما يتم تحفيز منطقة من الدماغ بالموجات فوق الصوتية. في الواقع ، بدا أنهم يتباطأون ، وانخفضت درجة حرارة أجسامهم.
حذر الدكتور تشين: “يجب أن نكون حذرين مع بيانات الفئران”. حتى الآن ، لديهم فقط بيانات عن درجة الحرارة ، وليس عن معدل الأيض وعوامل أخرى.
هل يمكن أن تكون الموجات فوق الصوتية وسيلة لتغيير التمثيل الغذائي للحيوانات الكبيرة التي ليس لها تاريخ من الخمول ، مثل البشر؟ قال الدكتور ساكوراي إنها فكرة مثيرة للاهتمام.
وقال: “في هذه المرحلة ، يبقى هذا سؤالاً بلا إجابة”.