“最是人世留不住，红颜辞镜花辞树。”

容颜常驻是有数人没法企及的胡想。然而，科学家发明，人类年夜脑中有个节制新陈代谢的“开关”，打开这一“开关”能缓解新陈代谢，从而于医治疾病以及延缓朽迈方面阐扬作用。

近日，美国圣路易斯华盛顿年夜学传授陈红团队揭晓于《天����APP然-代谢》上的一篇论文，找到了打开人类年夜脑新陈代谢开关的“遥控器”。借助超声刺激下丘脑视前区（POA）神经元，研究职员乐成引诱小鼠以及年夜鼠进入“蛰伏”状况。这象征着，人类离留住芳华、恶疾医治、祛病延年等“最终胡想”更近了一步。

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超声波刺激年夜脑深部示意。受访者供图

提出超声波“遥控”神经元设想

“这项研究的亮点是经由过程超声波节制年夜脑神经元，使小老鼠进入低体暖和低代谢的类蛰眠状况。咱们于该类神经元中，发明了感触感染超声波的离子通道，进而注释了该技能的潜于机理。”陈红告诉《中国科学报》。

于天然界，冬日或者食品匮乏时，有些植物能进入蛰伏状况。它们会降低体温、缓解代谢速度以及能量耗损，于不吃不喝的环境下渡过数月。此外，另有些植物还能短时间蛰眠（torpor）——进入一种低体温、心率以及代谢率，同时按捺其他身体勾当的暂时低能耗状况。

对于人类来讲，蛰伏或者蛰眠无疑是神秘而布满诱惑的。太空旅行、医疗康健，咱们有太多主要场景，亟需拥有这类威力。

科学家对于蛰伏机制的熟悉也于不停刷新，最初人们以为蛰伏由血液中的内源性身分惹起。2020年，美、日科学家于《天然》杂志揭晓“违靠违”论文，指出于小鼠下丘脑的视前区找到调控蛰眠的非凡神经元，经由过程光遗传或者化学遗传手腕人工激活这些神经元，能使小鼠进入可逆的蛰眠或者蛰伏状况。

“看到《天然》这两篇论文的时辰，咱们很受开导。”该论文第一作者、圣路易斯华盛顿年夜学玻士后杨垚亨对于《中国科学报》说，“这证明了蛰伏由下丘脑特定脑区所节制，相称在知道年夜脑里有如许一个节制蛰伏的开关，就看咱们能不克不及找到‘遥控器’去打开它。”

陈红团队持久致力在超声波研究，而超声波是今朝已经知独一无损，可穿透人类颅骨，到达并对于深脑区孕育发生作用的物理波。

很快，一个用超声波“遥控”蛰伏节制神经元的设想被提了出来。

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超声引诱人工蛰伏示意。受访者供图

发明要害的1℃，那条“年夜鱼”来患上太忽然

2021年头，陈红团队颠末前期调研，正式启动该研究。他们的思绪很明确：将超声波聚焦于节制蛰伏的脑区，看可否惹起试验小鼠的体暖和代谢率变迁。

一最先他们并没有掌握，并且其时新冠疫情急急，置办各类试验装备以及质料很不利便，因而决议先用些简略单纯装备举行预试验，看看标的目的是否准确。

2021年2月，研究职员网购了红外测温计等装备，搭建出一个简略单纯体系最先预试验。

虽然有些前期预备以及研究，但挫折照旧不邀所致。

杨垚亨说，“前期调研发明，于小鼠节制蛰伏的脑区，确凿有可以感触感染超声波的卵白质存于，以是咱们感觉假定应该是建立的，但预试验的时辰，却发明超声刺激好像没甚么作用。”

直到团队预备抛却的时辰，杨垚亨忽然发明本身犯了一个“初级过错”——没给小鼠剃毛。

预试验只是要验证一下设法，以是采办的红外测温计敏捷度较低。而鼠毛会将红外探测旌旗灯号全数遮挡。

发明问题后，杨垚亨找出疫情时期自助理发用的电动剃刀，将小鼠麻醉并举行“剃度”，等小鼠苏醒后马上最先试验。

“其时就看到试验成果很是robust（强劲、较着）。咱们一打开超声，小鼠体温立刻降了1℃多，陈红教员以及咱们都很是高兴。”回忆起阿谁要害时刻，杨垚亨的语气仍难掩高兴，“由于、由于，怎么说好，咱们第一次看到这么robust的成果，并且是用一种无损的体式格局，长途节制小鼠进入如许的状况。”

标的目的虽然已经经明确，但通向方针的路依然艰苦。现实上，陈红团队持久于超声波研究范畴开疆拓土；杨垚亨也于这个范畴深耕细耘了10年。

从灵伤风出，到开展预调研、预试验，再到幸运地不雅察到确定性成果。杨垚亨以为掌握时机或者捉住灵感就像网鱼，而年夜脑的思路就是年夜海，“咱们日常平凡吸收许多信息，也会有许多新设法从思路中溜走。而科研职员要做的是用很永劫间来编织一张‘常识的鱼网’，只要当这张网够年夜、够密时，才气捕获到灵感的‘年夜鱼’”。

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陈红（前右）团队。受访者供图

从小鼠到年夜鼠，离人类蛰伏更近一步

试验中，该团队将超声发射装配与主动化体系联合，构建出一套闭环反馈装配：一次发射连续10秒超声波脉冲，可以使小鼠焦点体温降落3℃至4℃，心率减慢47%，氧气耗损量较着降落，它们的举动也变患上不活跃。与此同时，这些小鼠的代谢路子也发生转变：从哄骗碳水化合物以及脂肪来产热，改变为仅用脂肪，这申明小鼠已经进入低能耗的蛰眠状况。

90分钟后，小鼠体温逐渐回升，一旦到达34℃，小鼠蛰眠状况阈值，装配会再次发射超声波脉冲。就如许，小鼠可以始终连结低体温、低代谢状况。

试验连续举行了24小时，于此时期，小鼠的体温一直于32.95?±?0.45?℃，且没有呈现心理毁伤或者异样。

“今朝咱们没有做更永劫间的试验，重要缘故原由是这套装配是个可穿着式小头盔，套于小鼠脑壳上发射超声波。但它需要一种凝胶状介质，这类介质袒露太久，会孕育发生气泡使超声波衰减，以是没有举行更永劫间的试验。”杨垚亨注释说。

完成小鼠试验后，研究职员又于年夜鼠身上睁开了试验。

不外，问题来了。小鼠年夜脑中存于节制蛰伏的神经环路，但年夜鼠险些不会进入任何近似蛰伏的状况，那末，它身上是否存于节制蛰伏的神经环路呢？科学家其实不清晰。

“咱们实在面对一个根蒂根基科学问题，就是不知道年夜鼠于演化历程中是否保留了这些神经环路。”杨垚亨说，“假如不存于如许的神经环路，节制就无从谈起了。”

幸运的是，他们于后续研究中发明，纵然不蛰伏植物体内，该神经环路可能依然存于，只是它始终处在封闭状况。这为人类实现人工蛰伏提供了可能。

“对于比以前的文献，咱们发明超声波引诱的人工蛰伏状况，很是靠近天然界植物的蛰伏状况。”杨垚亨增补说，“但这只是不雅察到一系列小鼠身体指标变迁，它到底有多靠近天然蛰伏状况，还需要进一步研究。”

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杨垚亨。受访者供图

搞清机理，或者可破解“最终问题”

发明小鼠以及年夜鼠的蛰伏征象后，研究职员孔殷想知道，这此中存于的机理。他们想弄清晰，年夜脑中到底哪一个卵白能感触感染超声波，并起到开关作用。

为此，该团队以及生物信息学家、代谢范畴的专家互助，用最新的生物技能举行细胞测序，把被超声激活的神经元细胞筛选出来，然后阐发该细胞上所有的卵白质RNA序列，检测究竟是哪一个卵白或者离子通道过表达。

这又是个艰巨的过程。单细胞测序试验、数据处置惩罚、优化试验设计、解除滋扰要素，这一连串事情如同“年夜海捞针”。颠末两年多起劲，他们找到这类名为trpm2的卵白质离子通道，确认其能感触感染超声波并激活神经元。

“知道人类是否有节制蛰伏的神经旌旗灯号通路，对于科学研究来讲很是要害。”陈红说，“假如人工蛰伏于人身上可行，该超声技能可以经由过程延缓病人的新陈代谢以及生命勾当，为危沉痾患争夺更多医治时间，从而提高他们的保存概率。”

对于在心肌梗逝世以及中风等患者来讲，病发时每一分钟的急救都关乎存亡。假如能让患者进入近似蛰伏的状况来延缓新陈代谢历程，就能够争夺更多的保存时机。瞻望将来，人工蛰伏以至能让“绝症”患者持久处在低代谢状况，等候新药研发或者医疗技能前进。

“这项聚焦超声技能是无创的，是以更易举行临床转化，进而帮忙咱们解决这些最终问题。”陈红说。

相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s42255-023-00804-z

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