برای بسیاری از حیوانات، زندگی چرخه ای از کمبود و همچنین فراوانی است. موجودات خواب زمستانی در زیر زمین جمع می شوند و متابولیسم آنها را کند می کنند تا بتوانند بدون غذا به بهار برسند. حتی موش های آزمایشگاهی نیز در صورت محرومیت از غذا، می توانند وارد حالتی به نام torpor شوند که نوعی حالت آماده به کار است که انرژی را صرفه جویی می کند.
این چیزی است که انسان‌ها مدت‌هاست برای خودمان در مورد آن خیال‌پردازی می‌کردند: اگر روزی این سیاره را ترک کنیم و در فضا سفر کنیم، زمان کمبود خود را تجربه خواهیم کرد. نویسندگان داستان های علمی تخیلی تمایل دارند فناوری اسرارآمیزی را تصور کنند که انسان ها را در سکون نگه می دارد و می تواند قرن ها سکوت را قبل از ظهور در زندگی جدید زنده نگه دارد. در حال حاضر، این فناوری دور از دسترس است.
اما در حالی که دانشمندان برای درک حالت هایی مانند خواب آلودگی و خواب زمستانی کار می کنند، جزئیات وسوسه انگیزی در مورد چگونگی کنترل متابولیسم توسط مغز پدیدار شده است. محققان روز پنجشنبه در مجله Nature Metabolism گزارش دادند که توانسته‌اند موش‌ها را با هدف قرار دادن بخش خاصی از مغز با فوران‌های کوتاه اولتراسوند به حالتی شبیه خروپف بفرستند. دقیقاً مشخص نیست که چرا اولتراسوند این تأثیر را دارد، اما یافته‌ها نشان می‌دهد که مطالعه مدارهای عصبی درگیر در خروپف می‌تواند راه‌هایی را برای دستکاری متابولیسم فراتر از آزمایشگاه نشان دهد.
دستگاه های اولتراسوند که امواج صوتی با فرکانس بالا تولید می کنند، بیشتر به دلیل قدرت تصویربرداری خود شناخته شده اند. اما آنها همچنین توسط دانشمندان علوم اعصاب برای تحریک نورون ها استفاده شده اند. هونگ چن، استاد مهندسی زیست پزشکی در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس و نویسنده مقاله جدید، گفت که امواج صوتی با تنظیم صحیح می توانند به اعماق مغز سفر کنند. در سال 2014، ویلیام تایلر، که اکنون در دانشگاه آلاباما، بیرمنگام، و همکارانش مشغول به کار است، سونوگرافی را بر روی یک ناحیه حسی در مغز اعمال کردند و دریافتند که حس لامسه سوژه را تقویت می کند. تعداد زیادی از کارها در حال بررسی سونوگرافی به عنوان درمانی برای اختلالاتی مانند افسردگی و اضطراب هستند.
دکتر چن و همکارانش که در مورد ناحیه‌ای از مغز که دمای بدن جوندگان را تنظیم می‌کند، کنجکاو بودند، کلاهک‌های کوچک اولتراسوند موش را ساختند. این دستگاه ها شش انفجار را که هر کدام شامل 10 ثانیه اولتراسوند بود، بر روی ناحیه انتخاب شده از مغز جوندگان آموزش دادند. (محققانی که مغز را با سونوگرافی مطالعه می کنند باید دستگاه های خود را به دقت تنظیم کنند تا از گرمایی که می تواند به بافت ها آسیب برساند، جلوگیری کنند).
محققان متوجه شدند موش ها از حرکت باز ایستادند. اندازه گیری دمای بدن، ضربان قلب و متابولیسم آنها افت شدیدی را نشان داد. موش ها پس از ترکیدن سونوگرافی حدود یک ساعت در این حالت ماندند و سپس به حالت عادی بازگشتند.
با نگاهی دقیق تر به نورون های درگیر در این پاسخ، محققان پروتئینی را در غشای مغزشان به نام TRPM2 شناسایی کردند که به نظر به سونوگرافی حساس است. هنگامی که محققان سطح پروتئین را در موش کاهش دادند، موش ها در برابر اثرات اولتراسوند مقاوم شدند.
دیوید فولونی، محقق دانشکده پزشکی Icahn در کوه سینا در شهر نیویورک که مغز را با استفاده از امواج فراصوت مطالعه می کند، گفت: این گام مهمی به سوی درک چگونگی تأثیر امواج فراصوت بر نورون ها است. جزئیات تا حد زیادی مبهم بوده است.
اما همچنین ممکن است گرمای تولید شده توسط اولتراسوند، و نه فقط خود اولتراسوند، بر TRPM2 در مغز موش ها تأثیر بگذارد، نکته ای که توسط ماساشی یاناگیساوا و تاکشی ساکورای از دانشگاه تسوکوبا در ژاپن در مصاحبه های جداگانه مطرح شد. این دو نورون‌ها را در این ناحیه مغز و ارتباط آنها با حالت‌های خراش را مورد مطالعه قرار داده‌اند. دکتر چن گفت که هر دو ممکن است در بازی باشند.
در یکی از وسوسه‌انگیزترین بخش‌های این مطالعه، محققان بررسی کردند که آیا حیواناتی که معمولاً چروکیدگی را تجربه نمی‌کنند – موش‌ها – زمانی که ناحیه مغز با سونوگرافی تحریک می‌شود، رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهند یا خیر. در واقع، به نظر می رسید که سرعت آنها کاهش یافته است و دمای بدن آنها کاهش یافته است.
دکتر چن هشدار می دهد: “ما باید مراقب داده های موش باشیم.” آنها تاکنون فقط اطلاعاتی در مورد دما دارند، نه سرعت متابولیسم و سایر عوامل.
آیا اولتراسوند می تواند راهی برای تغییر متابولیسم حیوانات بزرگتر بدون سابقه چروکیدگی مانند انسان باشد؟ دکتر ساکورای گفت، این یک ایده جذاب است.
وی گفت: «در این مرحله، این یک سوال بی پاسخ باقی مانده است.»