Birçok hayvan için hayat bir kıtlık ve bolluk döngüsüdür. Kış uykusundaki canlılar, kış boyunca yeraltında toplanır ve metabolizmalarını yavaşlatarak bahara yiyeceksiz gelmelerini sağlar. Laboratuar fareleri bile yiyecekten mahrum kaldıklarında, enerji tasarrufu sağlayan bir tür bekleme modu olan torpor adı verilen bir duruma geçebilirler.
Bu, insanlığın uzun zamandır hayalini kurduğu bir şey: Bu gezegeni terk edip uzayda seyahat edersek, kendi kıtlık zamanımızı yaşayacağız. Bilim kurgu yazarları, insanları hareketsiz tutan ve yeni bir hayata geçmeden önce yüzyıllarca süren sessizlikten sağ çıkabilen gizemli bir teknoloji tasavvur etme eğilimindedir. Şu anda bu teknoloji ulaşılamaz.
Ancak bilim adamları uyuşukluk ve kış uykusu gibi durumları anlamaya çalışırken, beynin metabolizmayı nasıl kontrol ettiğine dair ilgi çekici ayrıntılar ortaya çıktı. Araştırmacılar Perşembe günü Nature Metabolism dergisinde, beynin belirli bir bölümüne kısa ultrason patlamaları hedefleyerek fareleri uykulu bir duruma getirebildiklerini bildirdiler. Ultrasonun neden bu etkiye sahip olduğu tam olarak belli değil, ancak sonuçlar uyuşuklukta yer alan nöral devrelerin incelenmesinin, metabolizmayı laboratuvarın ötesinde manipüle etmenin yollarını ortaya çıkarabileceğini gösteriyor.
Yüksek frekanslı ses dalgaları üreten ultrason makineleri en çok görüntüleme performanslarıyla bilinir. Ancak sinirbilimciler bunları nöronları uyarmak için de kullanırlar. Louis’deki Washington Üniversitesi’nde biyomedikal mühendisliği profesörü ve yeni makalenin yazarı Hong Chen, düzgün bir şekilde ayarlandığında, ses dalgalarının beynin derinliklerine nüfuz edebileceğini söyledi. 2014 yılında, şu anda Birmingham, Alabama Üniversitesi’nde çalışan William Tyler ve meslektaşları, beyindeki duyusal bir bölgeye ultrason uyguladılar ve bunun bir öznenin dokunma duyusunu geliştirdiğini buldular. Büyüyen bir çalışma grubu, depresyon ve anksiyete gibi bozuklukları tedavi etmek için ultrason kullanımına ayrılmıştır.
doktor Kemirgenlerde vücut ısısını düzenleyen bir beyin bölgesini merak eden Chen ve meslektaşları, küçük ultrasonik fare başlıkları yaptılar. Cihazlar, kemirgenin beyninin seçilen bölgesinde her biri 10 saniyelik ultrasonlardan oluşan altı patlama eğitti. (Beyni ultrasonla tarayan araştırmacılar, dokuya zarar verebilecek ısıyı önlemek için ekipmanlarını dikkatli bir şekilde ayarlamalıdır.)
Araştırmacılar farelerin hareket etmeyi bıraktığını fark ettiler. Vücut ısısı, kalp atış hızı ve metabolizma ölçümleri önemli bir düşüş gösterdi. Fareler, ultrason tetiklendikten yaklaşık bir saat sonra bu durumda kaldı ve ardından normale döndü.
Bu yanıtta yer alan nöronlara daha yakından bakıldığında, araştırmacılar beyin zarlarında ultrasona duyarlı görünen bir protein olan TRPM2’yi belirlediler; Araştırmacılar farelerde protein seviyelerini düşürdüğünde, fareler ultrasonun etkilerine karşı dirençli hale geldi.
Beyni incelemek için ultrason kullanan New York’taki Mount Sinai’deki Icahn Tıp Okulu’nda araştırmacı olan Davide Folloni, ultrasonun nöronlar üzerindeki etkilerini anlamada önemli bir adım olduğunu söyledi. Ayrıntılar büyük ölçüde belirsizdi.
Ancak, Japonya’daki Tsukuba Üniversitesi’nden Masashi Yanagisawa ve Takeshi Sakurai tarafından ayrı görüşmelerde ortaya atılan bir noktaya göre, yalnızca ultrasonun kendisi değil, ultrason tarafından üretilen ısının farelerin beyinlerindeki TRPM2’yi etkilemesi de mümkündür. İkili, bu beyin bölgesindeki nöronları ve bunların donma durumlarıyla olan bağlantılarını inceledi. Her ikisi de oyunda olabilir, dedi Dr. Chen.
Araştırmanın en ilgi çekici bölümlerinden birinde, araştırmacılar normalde uyuşukluktan muzdarip olmayan hayvanların – farelerin – beyin bölgesi ultrasonla uyarıldığında farklı davranıp davranmadıklarını kontrol ettiler. Aslında, yavaşlıyor gibiydiler ve vücut sıcaklıkları düşüyordu.
“Fare verilerine dikkat etmeliyiz” diye uyarıyor Dr. Chen. Şimdiye kadar sadece sıcaklık hakkında bilgi sahibi oldular, ancak metabolik hız ve diğer faktörler hakkında bilgi sahibi değiller.
Ultrason, geçmişte uyuşukluk yaşamamış insanlar gibi daha büyük hayvanların metabolizmasını değiştirmenin bir yolu olabilir mi? “İlginç bir fikir,” dedi Dr. sakurai
“Bu noktada,” dedi, “soru cevapsız kalıyor.”
Bu, insanlığın uzun zamandır hayalini kurduğu bir şey: Bu gezegeni terk edip uzayda seyahat edersek, kendi kıtlık zamanımızı yaşayacağız. Bilim kurgu yazarları, insanları hareketsiz tutan ve yeni bir hayata geçmeden önce yüzyıllarca süren sessizlikten sağ çıkabilen gizemli bir teknoloji tasavvur etme eğilimindedir. Şu anda bu teknoloji ulaşılamaz.
Ancak bilim adamları uyuşukluk ve kış uykusu gibi durumları anlamaya çalışırken, beynin metabolizmayı nasıl kontrol ettiğine dair ilgi çekici ayrıntılar ortaya çıktı. Araştırmacılar Perşembe günü Nature Metabolism dergisinde, beynin belirli bir bölümüne kısa ultrason patlamaları hedefleyerek fareleri uykulu bir duruma getirebildiklerini bildirdiler. Ultrasonun neden bu etkiye sahip olduğu tam olarak belli değil, ancak sonuçlar uyuşuklukta yer alan nöral devrelerin incelenmesinin, metabolizmayı laboratuvarın ötesinde manipüle etmenin yollarını ortaya çıkarabileceğini gösteriyor.
Yüksek frekanslı ses dalgaları üreten ultrason makineleri en çok görüntüleme performanslarıyla bilinir. Ancak sinirbilimciler bunları nöronları uyarmak için de kullanırlar. Louis’deki Washington Üniversitesi’nde biyomedikal mühendisliği profesörü ve yeni makalenin yazarı Hong Chen, düzgün bir şekilde ayarlandığında, ses dalgalarının beynin derinliklerine nüfuz edebileceğini söyledi. 2014 yılında, şu anda Birmingham, Alabama Üniversitesi’nde çalışan William Tyler ve meslektaşları, beyindeki duyusal bir bölgeye ultrason uyguladılar ve bunun bir öznenin dokunma duyusunu geliştirdiğini buldular. Büyüyen bir çalışma grubu, depresyon ve anksiyete gibi bozuklukları tedavi etmek için ultrason kullanımına ayrılmıştır.
doktor Kemirgenlerde vücut ısısını düzenleyen bir beyin bölgesini merak eden Chen ve meslektaşları, küçük ultrasonik fare başlıkları yaptılar. Cihazlar, kemirgenin beyninin seçilen bölgesinde her biri 10 saniyelik ultrasonlardan oluşan altı patlama eğitti. (Beyni ultrasonla tarayan araştırmacılar, dokuya zarar verebilecek ısıyı önlemek için ekipmanlarını dikkatli bir şekilde ayarlamalıdır.)
Araştırmacılar farelerin hareket etmeyi bıraktığını fark ettiler. Vücut ısısı, kalp atış hızı ve metabolizma ölçümleri önemli bir düşüş gösterdi. Fareler, ultrason tetiklendikten yaklaşık bir saat sonra bu durumda kaldı ve ardından normale döndü.
Bu yanıtta yer alan nöronlara daha yakından bakıldığında, araştırmacılar beyin zarlarında ultrasona duyarlı görünen bir protein olan TRPM2’yi belirlediler; Araştırmacılar farelerde protein seviyelerini düşürdüğünde, fareler ultrasonun etkilerine karşı dirençli hale geldi.
Beyni incelemek için ultrason kullanan New York’taki Mount Sinai’deki Icahn Tıp Okulu’nda araştırmacı olan Davide Folloni, ultrasonun nöronlar üzerindeki etkilerini anlamada önemli bir adım olduğunu söyledi. Ayrıntılar büyük ölçüde belirsizdi.
Ancak, Japonya’daki Tsukuba Üniversitesi’nden Masashi Yanagisawa ve Takeshi Sakurai tarafından ayrı görüşmelerde ortaya atılan bir noktaya göre, yalnızca ultrasonun kendisi değil, ultrason tarafından üretilen ısının farelerin beyinlerindeki TRPM2’yi etkilemesi de mümkündür. İkili, bu beyin bölgesindeki nöronları ve bunların donma durumlarıyla olan bağlantılarını inceledi. Her ikisi de oyunda olabilir, dedi Dr. Chen.
Araştırmanın en ilgi çekici bölümlerinden birinde, araştırmacılar normalde uyuşukluktan muzdarip olmayan hayvanların – farelerin – beyin bölgesi ultrasonla uyarıldığında farklı davranıp davranmadıklarını kontrol ettiler. Aslında, yavaşlıyor gibiydiler ve vücut sıcaklıkları düşüyordu.
“Fare verilerine dikkat etmeliyiz” diye uyarıyor Dr. Chen. Şimdiye kadar sadece sıcaklık hakkında bilgi sahibi oldular, ancak metabolik hız ve diğer faktörler hakkında bilgi sahibi değiller.
Ultrason, geçmişte uyuşukluk yaşamamış insanlar gibi daha büyük hayvanların metabolizmasını değiştirmenin bir yolu olabilir mi? “İlginç bir fikir,” dedi Dr. sakurai
“Bu noktada,” dedi, “soru cevapsız kalıyor.”