توصلت دراسة على الفئران إلى أن العلماء قد يكونون قادرين على وضع رواد الفضاء المتجهين إلى المريخ في “رسوم متحركة معلقة” باستخدام الموجات الصوتية
قام العلماء بتفجير أدمغة الفئران والجرذان بالموجات فوق الصوتية لدفعها إلى حالة تشبه السبات ، ويقول الباحثون إن هذه التقنية يمكن أن تستخدم يومًا ما على البشر المصابين في الرعاية الحرجة أو على رواد الفضاء الذين يقومون برحلات فضائية طويلة المدى.
الطريقة الأولى من نوعها – التي تعمل عن طريق إطلاق الموجات فوق الصوتية في منطقة من الدماغ مسؤولة عن التحكم في التمثيل الغذائي ودرجة حرارة الجسم – خفضت متوسط درجات حرارة جسم القوارض بما يصل إلى 6.25 درجة فهرنهايت (3.5 درجة مئوية) مع الإبطاء أيضًا. خفض معدل ضربات القلب وتقليل استهلاك الأكسجين.
يمكن أن تزود نتائج الدراسة التي أجريت على الحيوانات الباحثين ببعض القرائن حول كيفية حدوث حالات تشبه السبات أو السبات بشكل آمن وغير جراحي في البشر. نشر الباحثون نتائجهم يوم الخميس (25 مايو) في المجلة استقلاب الطبيعة.
“إذا تم إثبات هذه التقنية بنجاح على البشر ، فإن هذه التقنية تحمل إمكانات كبيرة للتطبيقات الطبية ، لا سيما في الحالات التي تهدد الحياة مثل السكتة الدماغية والنوبات القلبية” ، كما قال مؤلف الدراسة الرئيسي هونغ تشن، أستاذ مشارك في الهندسة الطبية الحيوية بجامعة واشنطن في سانت لويس ، لـ Live Science. وقالت “إن إحداث حالة تشبه السبات لدى هؤلاء المرضى قد يطيل فترة العلاج ويعزز فرصهم في البقاء على قيد الحياة”.
متعلق ب: العلاج بالموجات فوق الصوتية “أطلق” أدمغة شخصين في حالة تشبه الغيبوبة
عندما يكون الطعام نادرًا أو يكون الطقس شديد البرودة ، تحافظ بعض الثدييات والطيور والحشرات والبرمائيات والأسماك على طاقتها عن طريق الدخول اللاإرادي إلى حالة تعرف باسم السبات ، وهي حالة غامضة ومؤقتة تتميز بانخفاض كبير في عملية التمثيل الغذائي.
أثناء وجوده في حالة توربيد ، تنخفض درجة حرارة جسم الحيوان ومعدل ضربات القلب بشكل كبير ويتدفق الدم بشكل أبطأ. أثناء السبات (عمل تطوعي تم إعداده مسبقًا) تقوم الحيوانات بربط نوبات متعددة من حالات torpid معًا. يبطئون معدل ضربات قلبهم من مئات النبضات في الدقيقة إلى مجرد حفنة ؛ تنفس مرة كل عشر دقائق أو أكثر ؛ ويضعف نشاط دماغهم حتى يصبح غير قابل للكشف.
في الواقع ، يتم تنفيذ عدد قليل جدًا من الوظائف اللاواعية خلال فترات السبات لدرجة أن العديد من الحيوانات التي تعيش في سبات يجب أن تستيقظ بشكل دوري للحصول على قسط من النوم المناسب.
التغيرات الفسيولوجية العميقة في Torpor تقلل بشكل كبير من الطاقة التي تحتاجها الحيوانات للبقاء على قيد الحياة. ربما ليس من المستغرب إذن أن العلماء كانوا حريصين منذ فترة طويلة على معرفة ما إذا كان من الممكن منح هذه الفوائد للبشر في حالات إصابات خطيرة ، أو للأشخاص الذين يسافرون في رحلات طويلة ومنعزلة إلى كواكب بعيدة.
في الواقع ، تعود سجلات الفائدة الطبية المحتملة لانخفاض حرارة الجسم ، وهو انخفاض خطير في درجة حرارة الجسم ، إلى مصر القديمة. لوحظ ذلك أيضًا من قبل جراح نابليون بارون دي لاري أثناء الغزو الفرنسي الفاشل لروسيا عام 1812. قام ليري بتعبئة أطرافه بالثلج قبل بترها ، ولاحظ أن الرجال الجرحى ماتوا بسبب دفء النيران أسرع من موتهم بالقرب من البرد. في العصر الحديث ، يستخدم الجراحون حالات انخفاض درجة الحرارة لزيادة معدلات بقاء المرضى أثناء جراحات القلب والدماغ.
لكن ما إذا كان البشر ، الذين لا يدخلون بشكل طبيعي في حالات السبات ، يمكن دفعهم إليها بشكل مصطنع وآمن يظل سؤالًا مفتوحًا.
للتحقيق في هذا الاحتمال ، ابتكر العلماء وراء الدراسة الجديدة قبعة للموجات فوق الصوتية يمكن ارتداؤها قاموا بلصقها في البداية على رؤوس الفئران. بعد تشغيله ، أرسل الجهاز موجات فوق صوتية إلى جزء من أدمغة القوارض يسمى منطقة ما قبل الجراحة ، وهي منطقة دماغية مهمة للتحكم في درجة حرارة الجسم والنوم في العديد من الحيوانات وتفعيل حالات السبات والسبات في الحيوانات السباتية.
بعد التعرض للانفجارات بالموجات فوق الصوتية ، دخلت الفئران على الفور في حالة تشبه السبات ، حيث انخفضت درجات حرارة الجسم ومعدل ضربات القلب ومآخذ الأكسجين بشكل كبير. أصبحت الفئران بطيئة ، وأكلت طعامًا أقل بشكل ملحوظ.
من خلال تكرار رشقات الموجات فوق الصوتية في كل مرة ترتفع فيها درجة حرارة جسم الفئران فوق المستوى المستهدف ، تمكن العلماء من إبقاء الفئران في هذه الحالات الشبيهة بالسبات لمدة تصل إلى 24 ساعة دون ملاحظة أي علامات للإصابة أو عدم الراحة. عندما تم إيقاف تشغيل قبعة الموجات فوق الصوتية ، تعافت درجات حرارة الجسم الطبيعية ومستويات النشاط في أقل من 90 دقيقة.
بعد تكرار تجربتهم مع 12 فأرًا ، رأى العلماء أن الجهاز تسبب أيضًا في انخفاض درجة حرارة جسم الفئران ، على الرغم من انخفاضها بشكل أكثر سطحية يصل إلى 3.57 فهرنهايت (2 درجة مئوية). هذا يعني ، كما كتب مؤلفو الدراسة ، أن القبعة لا تزال تعمل على الثدييات التي لا تدخل في سبات طبيعي – بما في ذلك البشر.
قال تشين: “لا تزال هناك حاجة لمزيد من البحث لتحديد سلامة وجدوى هذا النهج على البشر”. “يمكننا أن نتخيل رواد فضاء يرتدون جهازًا يشبه الخوذة مصممًا لاستهداف منطقة ما تحت المهاد للحث على حالة تشبه السبات.”
ومع ذلك ، لا تزال هناك العديد من العقبات قبل استخدام أجهزة الموجات فوق الصوتية التي تسبب السبات في شراء وقت الأطباء أثناء العمليات الجراحية أو لوضع رواد فضاء في نوع من الرسوم المتحركة المعلقة.
وجد الباحثون أن قبعة الموجات فوق الصوتية الخاصة بهم يبدو أنها تسبب حالة تشبه السبات من خلال تحفيز قناة أيونية معينة – ممر للجسيمات المشحونة – داخل خلايا دماغ القوارض ، لكن السبات الطبيعي الذي لوحظ في البرية يكون مصحوبًا أيضًا بتغييرات أخرى في الهرمونات. ومستويات جزيئية غير مفهومة جيدًا. إن تأثيرات السبات طويل الأمد على الدماغ غير واضحة بالمثل ، ومع ذلك فإن بعض الدراسات تزيد من احتمال تسببه في فقدان الذاكرة في الحيوانات التي تعيش في فترة السبات.
قال فلاديسلاف فيازوفسكي ، أستاذ فسيولوجيا النوم في جامعة أكسفورد ، والذي لم يشارك في الدراسة الجديدة ، لـ Live Science .
وقال فيازوفسكي “لذلك ، قبل أن نحاول إحداث السبات لدى البشر ، يجب علينا أولاً أن نتأكد من أننا نعرف كيفية إعادتهم” سليمة “. “إلى أن نحصل على فهم كامل لأسباب وعواقب السبات الطبيعي ، فإن إمكانية السبات لدى البشر ستظل ويجب أن تظل في مجال الخيال العلمي.”
