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2021年《Science》公布了新版全球125个重要科学问题,其中一个问题为人类可以冬眠吗?我们经常在科幻作品中看到,人类通过休眠实现长时间的星际巡航,甚至生命的延续。那么在现实世界中,人类距离人工冬眠究竟有多远?
中国科学院深圳先进技术研究院最新研究成果指出,通过特异性激活下丘脑神经元或可开启人工冬眠之路,相关研究近日发表在《创新》杂志上。
冬眠是某些动物在冬季时生命活动处于极度降低的状态,是动物对冬季外界不良环境条件(如食物缺少、寒冷)的一种适应。在休眠过程中,动物停止进食、饮水等维系生存的必要行为,但从休眠中苏醒后的动物,可继续保持生存状态,其肌肉并不发生萎缩。甚至有研究表明:休眠的动物对衰老和辐射具有一定的抵抗能力。
然而,在动物界中,自然休眠的动物并不多。特别是灵长类动物,只有狐猴具有休眠能力,其他包括人类在内的灵长类动物都不能自然休眠。中国科学院深圳先进技术研究院王虹与戴辑团队,利用化学遗传学手段,以猕猴为模型,开展了神经调控体温的研究。研究发现:升高下丘脑脑区一类进化保守的兴奋性神经元的活性,可促进动物降低体温。
此外,研究人员通过功能核磁共振成像的方法评估了下丘脑激活前后全脑水平的神经网络变化。结果显示,化学遗传学刺激方法不仅可激活下丘脑局部网络,也可特异性激活与温度、心率以及内感相关的多个核团。通过功能连接分析和定量分析等方法,研究人员绘制了全脑范围内与体温降低特异性相关的神经网络。
这项研究利用化学遗传学手段,通过操控下丘脑兴奋性神经元,首次探索了非人灵长类动物体温调节中枢的功能及神经网络连接,为潜在的临床转化(如神经保护)和航天应用(如通过降低体温来降低代谢及诱导休眠)提供理论和实验支撑。
在未来仍需要更全面地研究灵长类体温调控中枢,破解灵长类调控体温的奥秘,从而实现利用神经调控诱导人类冬眠,开启人工冬眠之路。(金恺祎)