星空体育频道: 生命的暂停键？科学家首次在小鼠大脑中找到“冬眠开关”自然

2020年6月16日星期二

生命的暂停键？科学家首次在小鼠大脑中找到“冬眠开关”自然

生命的暂停键？科学家首次在小鼠大脑中找到"冬眠开关"自然

　　来源：学术经纬

　　童话故事中，睡美人沉睡100年，时间停滞，容颜不老；科幻电影中，宇航员在漫长的星际旅行时，静静躺在休眠舱里，穿越浩瀚太空。

　　尽管这些是人们幻想中的情形，根据科学家们最新的一组发现，按下"生命暂停键"的想法离现实或许没有那么遥远。

　　近日，顶尖学术期刊《自然》在线发表了两篇研究论文，来自美国哈佛医学院和日本筑波大学的两支研究团队，"背靠背"在小鼠的大脑中找到一群特殊的神经细胞，对体温控制起着关键作用。人为激活这些神经细胞，可以触发小鼠进入类似冬眠的状态，让体温和能量消耗都大大降低。并且，动物从这种状态恢复后，没有出现组织器官和行为异常。研究人员希望，基于这一发现，可以在人类身上实现"人工冬眠"。

▲《自然》刊发的评论认为，这两项研究刷新了我们对体温调节的认识

　　大自然中，蛙、蛇、熊等动物可以在严酷的冬天、食物短缺的季节或是其他极端条件下，通过冬眠行为（季节性休眠）生存下来。与日常的睡眠不同，冬眠涉及全身生理变化，心跳减慢、呼吸变弱，耗氧量更少，体温还会显著下降。

　　为什么有的动物会冬眠、有的动物不冬眠？这个问题不仅让五六岁小孩子好奇，也激发了很多科学家为之探索。

　　研究人员指出，冬眠研究困难的一个原因是，常用的实验动物小鼠、大鼠并不冬眠。不过，哈佛医学院Michael Greenberg教授带领的研究团队注意到，小鼠在食物匮乏、周围又冷时，会进入一种短暂的麻木萎靡（torpor）状态。在环境温度低至22℃时，24小时饿肚子的小鼠核心体温会降低，代谢率和身体活动也显著下降，相比之下，吃饱的小鼠能够保持正常体温。

　　研究小组利用神经元活性的生物标记物，在小鼠的脑中寻找那些在进入麻木状态时会被激活的神经元。

▲寻找并确认在麻木状态时会被激活的神经元

　　在此过程中，他们把搜寻范围集中在了下丘脑，也就是负责体温调节、饥饿、干渴、激素分泌等功能的脑区。研究人员在下丘脑的数百个不同区域，一一确认哪些区域的神经元在被激活后会引起小鼠麻木。

　　艰苦搜寻之下，他们最终在下丘脑的一个特定区域（内外侧视前区），确定了一组神经元。仅仅刺激这组神经元，就能让小鼠体温迅速降低，活动大大减少；而抑制这些神经元的活性时，还可以避免饥饿小鼠进入麻木状态。研究人员继而通过单细胞RNA测序等方法，鉴定出这组神经元表达哪些标志性蛋白，比如神经递质等。

　　另一篇研究论文中，日本筑波大学的科学家们采用不同的方法、在下丘脑的类似区域，找到了同样的"神经开关"。他们将这群神经细胞命名为Q神经元（Quiescence）。

　　通过基因改造，研究人员们得以用化学物质或光照特异性地激活小鼠脑中的Q神经元。他们惊讶地发现，小鼠的核心体温下降了近10度，并且可以连续48小时呈现动物冬眠特有的状态：不吃不动，心率降低，耗氧量减少等。"当周围环境大幅度下降时，它们的机体功能保持正常，体温变得更低，维持在22℃左右。"研究负责人樱井武教授说。