Torpor to stan kontrolowanego obniżenia temperatury ciała przez zwierzęta stałocieplne. W przeciwieństwie do hibernacji (z którą często jest mylony), torpor trwa od kilku godzin do kilku dni, czyli stosunkowo krótko. Zjawisko to jest popularne m.in. u kolibrów, nietoperzy czy jerzykowatych, a małe ssaki stosują je po pożarach lasów. To sprytny sposób na zachowanie energii i ciepła, bo obniżenie tempa metabolizmu pomaga przetrwać potencjalnie śmiertelne warunki w środowisku, takie jak ekstremalne zimno lub brak pożywienia. Pomimo wielu prób, nie udało się bezpiecznie wywołać tego stanu u ludzi.
Czytaj też: Chłodny sen o nieśmiertelności. Krionika oferuje nadzieję, ale nic więcej
Wykorzystując ultradźwięki do stymulacji pola przedwzrokowego podwzgórza zespół uczonych z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w St. Louis pod kierunkiem prof. Hong Chen wywołał torpor u myszy, a następnie powtórzył to na szczurach, które w normalnych okolicznościach nie wykazują spowolnienia metabolizmu. Praca opublikowana w Nature Metabolism może być pierwszą nieinwazyjną i bezpieczną metodą wywoływania stanu podobnego do letargu poprzez celowanie w ośrodkowy układ nerwowy.
Torpor a hibernacja to nie to samo
Naukowcy stworzyli nadający się do noszenia przetwornik ultradźwiękowy służący do stymulacji neuronów w polu przedwzrokowym podwzgórza. Po jego aktywacji, u myszy odnotowano spadek temperatury ciała o ok. 3oC przez niecałą godzinę. W takich okolicznościach do produkcji energii był wykorzystywany wyłącznie tłuszcz (bez węglowodanów jak w normalnych okolicznościach), co jest kluczową cechą letargu. Tętno gryzoni spadło o ok. 47 proc., a wszystko to bez zmiany warunków środowiskowych – w temperaturze pokojowej.
Co ciekawe, im dłuższa ekspozycja na ultradźwięki, tym tempo metabolizmu spadało bardziej. Stan ten nazwano hipotermią i hipometabolizmem wywołanym ultradźwiękami (UIH).
Prof. Hong Chen mówi:
Opracowaliśmy automatyczny kontroler sprzężenia zwrotnego w zamkniętej pętli, aby osiągnąć długotrwałą i stabilną hipotermię indukowaną ultradźwiękami i hipometabolizm poprzez kontrolowanie mocy ultradźwięków. Kontroler sprzężenia zwrotnego w zamkniętej pętli ustawił pożądaną temperaturę ciała na niższą niż 34oC, która wcześniej została uznana za krytyczną dla naturalnego letargu u myszy. Ten sterowany sprzężeniem zwrotnym UIH utrzymywał temperaturę ciała myszy na poziomie 32,95oC przez około 24 godziny i powrócił do normalnej temperatury po wyłączeniu ultradźwięków.
Uczeni odkryli, że ultradźwięki aktywowały kanał jonowy TRPM2 w neuronach pola przedwzrokowego podwzgórza. Wykazali także, że TRPM2 jest kanałem jonowym wrażliwym na ultradźwięki i przyczynia się do indukcji UIH. U szczurów, które naturalnie nie zapadają w letarg ani hibernację, stymulacja ultradźwiękami spowodowała spadek temperatury skóry, szczególnie w obszarze brązowej tkanki tłuszczowej, a także spadek temperatury ciała o około 1oC, przypominającej torpor.
Czytaj też: Ta metoda może wyleczyć z depresji. Wreszcie wiemy, jak działa na nasz mózg
UIH ma potencjał, aby pomóc osiągnąć długo poszukiwany cel nieinwazyjnej i bezpiecznej indukcji stanu podobnego do letargu, który był realizowany przez społeczność naukową co najmniej od lat 60. XX wieku. Stymulacja ultradźwiękowa posiada unikalną zdolność nieinwazyjnego docierania do głębokich obszarów mózgu z wysoką precyzją przestrzenną i czasową w mózgach zwierząt i ludzi.