在某些物種中，當情況變得艱難時，身體會踩下剎車，降低體溫並減緩新陳代謝至蝸牛般的速度，進入一種稱為麻痺的狀態。人類不會進入麻痺狀態，但這種情況可能在看似不相關的場景中提供益處，例如重症監護室 (ICU) 停留和長途太空旅行。
華盛頓大學聖路易斯分校和華盛頓大學的研究人員使用靶向大腦深層區域的治療性超聲波，在不物理侵入小鼠頭骨的情況下，誘導小鼠進入類似麻痺的狀態。小鼠可以自然進入這種暫停狀態，因此科學家們還在大鼠身上測試了這項技術，大鼠是不會進入麻痺狀態的動物。這項5月25日發表在《自然·代謝》雜誌上的研究結果，可能為研究利用超聲波靶向不同大腦區域以調節其他身體活動提供資訊。
博洛尼亞大學生物醫學和神經運動科學系的副教授馬泰奧·切裡說，這種方法是非侵入性的，“對於許多應用來說非常棒”，他沒有參與這項工作。 他說，它似乎足夠靈活，可以充當“恆溫器，從概念上講”，允許根據需要調整超聲波刺激以改變溫度。
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英國布里斯托大學生理學、藥理學和神經科學學院研究麻痺的臨床醫生邁克爾·安布勒說，使用非侵入性技術是推進麻痺誘導走向人類使用的重要一步，他沒有參與這項工作。
早期的一些努力依賴於將蛋白質基因注入目標區域，以幫助啟用在光或藥物刺激下的細胞。 安布勒說，這種侵入性方法不太可能獲得人類使用的批准，這使得這項新研究“非常有趣”。
為了非侵入性地觸發類似麻痺的狀態，研究人員在他們的齧齒動物受試者身上放置了一個微小的頭盔狀探頭，用超聲波刺激大腦深層結構。 該團隊選擇的超聲波頻率與用於醫療目的（如產前篩查）的頻率不同。 目標區域是下丘腦的視前區，之前的研究表明，該區域的神經元在麻痺中起作用。
刺激這些神經元會促使它們向棕色脂肪組織傳送訊號，棕色脂肪組織是一種位於上背部的高度代謝脂肪，其任務是在天氣太冷時提高體溫。 來自視前區的超聲波觸發資訊抑制了小鼠棕色脂肪的活動，阻止其升高熱量。 為了確認寒冷，研究人員使用紅外攝像機跟蹤棕色脂肪區域的皮膚冷卻情況和動物尾巴的熱量損失。 他們還透過測量齧齒動物氧氣使用量的下降來證實它們的新陳代謝減慢。 除了脂肪變冷和新陳代謝遲緩外，小鼠還表現出其他處於類似麻痺狀態的跡象，例如活動減少和心率降低。
當受到驚嚇或壓力時，小鼠會進入自然麻痺狀態。 為了確保超聲波而不是壓力或恐懼觸發了體溫下降，研究人員轉向大鼠，大鼠缺乏這種自然反應。 超聲波訊號也誘導大鼠的體溫降低，這表明視前區的超聲波是導致類似麻痺狀態的原因。
該研究的資深作者、華盛頓大學聖路易斯分校生物醫學工程和放射腫瘤學系副教授陳紅說，大鼠的效果是溫和的。 她說，“大鼠研究只是證明了”這種刺激在非麻痺動物身上也有效，“研究還有‘很長的路要走’。”
研究人員自動化了刺激過程，使動物保持在類似麻痺的狀態。 溫度升高會觸發超聲波刺激，再次降溫，很像恆溫器。 小鼠在這種狀態下保持了 24 小時，當超聲波刺激關閉時，正常的體溫和新陳代謝迅速恢復，沒有明顯的負面影響。
對細胞在刺激下反應的更深入研究表明，超聲波影響了鈣等離子體流入視前神經元，從而觸發了到達棕色脂肪並阻止其升溫的訊號。 當研究人員去除負責控制這種流動的蛋白質時，超聲波對降低體溫的影響較小。
陳說，這些結果表明，這種蛋白質“就像一個奈米開關”。 她認為這一發現是該研究最重要的發現，因為大腦其他區域的類似蛋白質也可能對超聲波刺激敏感。 她說，“如果我們能在大腦的其他部位識別出超聲波敏感[蛋白質]，我們就可以調節其他行為”，她補充說，這些行為可能是什麼還有待觀察。
透過用超聲波轟擊大腦來改變行為的可能性可能具有倫理意義。 陳說，“在科技領域，我們必須考慮是否存在陰暗面。” “我認為這種可能性很低，因為為了使這項技術發揮作用，我們需要精心設計的裝置，可以精確地靶向特定的大腦區域，這極具挑戰性。”
這項技術將不得不克服最初的懷疑。 切裡說，“就目前而言，我認為你真的無法用這樣的技術讓人進入某種程度的低溫狀態”，他指出，還有其他更簡單的方法可以讓人失去知覺。
陳說，如果非侵入性誘導麻痺在人類身上成為可能，一個潛在的用途是為中風或心臟病發作患者爭取送往醫院的時間。 這兩種緊急情況都會導致受影響組織缺氧，並且由於麻痺涉及較低的氧氣需求，因此可以延遲或預防損害。
在 ICU 中，麻痺誘導可以排除患者護理中涉及的許多藥物和監測的需要。 安布勒研究麻痺作為支援 ICU 中器官衰竭患者的一種方法，他說，“這項研究為實現該目標邁出了非常重要的第一步。”
在人類中誘導麻痺還具有未來主義的潛力，可以支援跨越廣闊而孤獨的太空旅程的冷凍休眠。
在該可能性在未來的某個理想時刻實現之前，必須首先對一種熟悉的地球物種進行研究。 切裡說，下一步應該是在更大的非人類動物（可能是豬）身上進行測試。 他說，“它們最像人類——無毛，並且在熱學上與人類相似。”
陳同意，豬可能是麻痺誘導獲得回報的下一個階梯。 “我們希望逐步推進這項技術，從老鼠到大鼠，再到豬，再到猴子，然後，希望最終到人類”——然後，也許，超越地球的界限。