Các loài gặm nhấm rơi vào trạng thái giống như hôn mê do tín hiệu siêu âm truyền vào não chúng. Các nhà khoa học đang tự hỏi liệu nó có thể được sử dụng trên người hay không.
Các nhà khoa học đã kích thích não của chuột nhắt và chuột cống bằng sóng siêu âm để đưa chúng vào trạng thái giống như ngủ đông. Theo các nhà nghiên cứu, một ngày nào đó, kỹ thuật này có thể được sử dụng cho bệnh nhân được chăm sóc đặc biệt hoặc cho các phi hành gia đang thực hiện các chuyến bay dài ngày vào vũ trụ.
Phương pháp độc nhất vô nhị — hoạt động bằng cách phát sóng siêu âm vào vùng não điều chỉnh quá trình trao đổi chất và nhiệt độ cơ thể — đã giảm nhiệt độ cơ thể trung bình của loài gặm nhấm tới 3,5 độ C đồng thời làm giảm nhịp tim và mức tiêu thụ oxy của chúng.
Kết quả của nghiên cứu trên động vật có thể cung cấp cho các nhà khoa học gợi ý về một số trạng thái giống như ngủ đông có thể được sản xuất một cách an toàn và không xâm lấn ở người. Vào ngày 25.5, các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện của họ trên tạp chí Nature Metabolism.
Theo tác giả chính của nghiên cứu, Hong Chen, Phó giáo sư kỹ thuật y sinh tại Đại học Washington ở St.Louis, "Tạo ra trạng thái giống như hôn mê ở những bệnh nhân nặng có thể kéo dài thời gian điều trị và nâng cao cơ hội sống sót của họ."
Khi thức ăn khan hiếm hoặc thời tiết quá lạnh, một số loài động vật có vú, chim, côn trùng, động vật lưỡng cư và cá... bảo tồn năng lượng của chúng bằng cách bước vào trạng thái được gọi là ngủ đông, một trạng thái bí ẩn và tạm thời được biểu hiện bằng quá trình trao đổi chất giảm mạnh.
Nhiệt độ cơ thể và nhịp tim của động vật giảm đáng kể khi chúng ở trạng thái ngủ đông và máu tuần hoàn chậm lại. Chúng làm chậm nhịp tim từ hàng trăm nhịp mỗi phút xuống chỉ còn vài nhịp trong thời gian ngủ đông, thở mười phút một lần hoặc ít hơn, và giảm thiểu hoạt động não bộ đến mức mất ý thức với xung quanh.
Trên thực tế, rất ít hoạt động vô thức được thực hiện trong thời kỳ ngủ đông. Năng lượng mà động vật cần để tồn tại bị giảm đáng kể do những thay đổi sinh lý sâu sắc. Do đó, không có gì đáng ngạc nhiên khi các nhà khoa học từ lâu đã quan tâm đến việc tìm hiểu xem liệu những lợi ích này có thể được áp dụng cho những người bị thương nặng hoặc cho các phi hành gia trong chuyến bay dài và cô đơn đến các hành tinh xa xôi.
Từ thời Ai Cập cổ đại, đã có ghi chép về những lợi ích trong y học của việc hạ thân nhiệt. Trong cuộc xâm lược Nga bất lợi của Pháp vào mùa đông khắc nghiệt năm 1812, bác sĩ của Napoléon, Baron de Larrey, cũng đã ghi nhận nó. Trước khi cắt cụt các chi của binh sĩ bị thương bằng nước đá, Lerrey băng bó chúng. Anh ta phát hiện ra rằng những người bị thương thường chết nhanh hơn do hơi ấm từ lửa hơn là do cái lạnh. Các bác sĩ phẫu thuật hiện đại đã sử dụng trạng thái hạ thân nhiệt để tăng tỷ lệ sống sót của bệnh nhân trong các ca phẫu thuật tim và não.
Tuy nhiên, một câu hỏi để ngỏ là liệu con người, những người không có khả năng tự nhiên bước vào trạng thái ngủ đông, có thể được đẩy vào trạng thái đó một cách nhân tạo và an toàn hay không.
Các nhà khoa học tham gia một nghiên cứu gần đây đã tạo ra một chiếc mũ siêu âm mà họ gắn lên đầu chuột để kiểm tra khả năng này. Khi được bật lên, thiết bị này phát sóng siêu âm vào vùng tiền thị dưới đồi, một vùng não quan trọng của loài gặm nhấm, điều chỉnh nhiệt độ cơ thể và giấc ngủ ở nhiều loài động vật và kích hoạt trạng thái ngủ đông của chúng.
Con chuột trong thí nghiệm ngay lập tức rơi vào trạng thái giống như hôn mê sau khi tiếp xúc với các sóng siêu âm, trong đó nhiệt độ cơ thể, nhịp tim và lượng oxy hấp thụ đều giảm mạnh. Chúng trở nên uể oải và ăn ít hơn đáng kể.
Các nhà khoa học có thể giữ chuột ở trạng thái giống như trạng thái hôn mê này trong tối đa 24 giờ mà không quan sát thấy bất kỳ dấu hiệu tổn thương hoặc khó chịu nào bằng cách lặp lại các đợt siêu âm mỗi khi nhiệt độ cơ thể của chuột tăng trên ngưỡng đặt ra. Khi tắt mũ siêu âm, nhiệt độ cơ thể và mức độ hoạt động bình thường của chuột trở lại bình thường trong vòng chưa đầy 90 phút.
Các nhà khoa học phát hiện ra rằng thiết bị này cũng làm giảm nhiệt độ cơ thể của chuột, mặc dù mức giảm chỉ khoảng 2 độ C, sau khi lặp lại thí nghiệm với 12 con chuột. Từ đó, các tác giả nghiên cứu nghĩ rằng chiếc mũ vẫn có thể hoạt động trên các loài động vật có vú không đi vào trạng thái ngủ một cách tự nhiên, bao gồm cả con người.
Theo Chen, cần phải nghiên cứu thêm để xác định tính an toàn và tính khả thi của phương pháp này ở người. Chúng ta có thể hình dung các phi hành gia đội một chiếc mũ bảo hiểm giống như mũ bảo hiểm được thiết kế phát sóng siêu âm nhắm vào vùng dưới đồi để tạo ra trạng thái giống như ngủ đông.
Tuy nhiên, vẫn còn nhiều trở ngại trước khi các thiết bị siêu âm gây mê có thể được sử dụng để "câu giờ" cho bác sĩ phẫu thuật hoặc hỗ trợ các phi hành gia ngủ đông khi bay vào vũ trụ.
Mặc dù trạng thái ngủ đông được quan sát thấy trong tự nhiên cũng đi kèm với những thay đổi nội tiết tố khác ở cấp độ phân tử mà chúng ta vẫn chưa hiểu rõ, nhưng các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng chiếc mũ siêu âm của họ dường như mang lại trạng thái giống như hôn mê bằng cách kích thích một kênh ion cụ thể bên trong tế bào não của loài gặm nhấm. Tương tự như vậy, tác động của giấc ngủ đông dài hạn đối với não cũng không rõ ràng, thậm chí một số nghiên cứu đã đề cập đến khả năng hôn mê dài hạn dẫn đến mất trí nhớ ở động vật ngủ đông.
Vladyslav Vyazovskiy, giáo sư sinh lý học về giấc ngủ tại Đại học Oxford, người không tham gia vào nghiên cứu mới, nói: "Điều đáng chú ý là chúng ta biết rất ít về tác động của giấc ngủ đông, đặc biệt là ngủ đông kéo dài, đối với chức năng não, kết nối khớp thần kinh hoặc ký ức."
Theo Vyazovskiy, trước khi cố gắng gây ngủ đông ở người, chúng ta phải đảm bảo rằng mình biết cách đưa cơ thể "trở lại" nguyên vẹn. Giải pháp trên vẫn thuộc về lĩnh vực khoa học viễn tưởng cho đến khi chúng ta hiểu đầy đủ về nguyên nhân và kết quả của quá trình ngủ đông tự nhiên, khả năng chịu đựng của con người.
Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống