निष्कर्षों की पेशकश संभावित सुराग की ओर गहन अनुप्रयोगों में मनुष्यों सहित, निलंबित एनीमेशन — ScienceDaily


सपना निलंबित एनीमेशन के लंबे समय से मोहित मानव कल्पना में परिलक्षित होता है, अनगिनत काम करता है की पौराणिक कथाओं और कल्पना से, राजा आर्थर और स्लीपिंग ब्यूटी के लिए कप्तान अमेरिका और हान सोलो. द्वारा प्रभावी रूप से रोक समय में ही एक व्यक्ति के लिए, एक राज्य के ठहराव वादों को सक्षम करने के लिए मरम्मत की घातक चोटों के जीवन को लम्बा खींच, और अनुमति देने के लिए यात्रा करने के लिए दूर के तारों.

जबकि निलंबित एनीमेशन लग सकता है, एक कल्पना है, एक strikingly विविध सरणी के जीवन पहले से ही हासिल किया संस्करण है । के माध्यम से व्यवहार की तरह हाइबरनेशन, जानवर जैसे भालू, मेंढ़क और hummingbirds कठोर सर्दियों जीवित रह सकते हैं, सूखा, भोजन की कमी और अन्य चरम स्थितियों द्वारा अनिवार्य रूप से प्रवेश करने में जैविक ठहराव है, जहां चयापचय, हृदय की दर और साँस लेने में धीमी गति से एक क्रॉल करने के लिए और शरीर का तापमान बूँदें.

अब, हार्वर्ड मेडिकल स्कूल neuroscientists की खोज की है एक जनसंख्या के न्यूरॉन्स हाइपोथेलेमस में है कि नियंत्रण हाइबरनेशन की तरह व्यवहार, या अकर्मण्यता, में, चूहों का खुलासा पहली बार के लिए तंत्रिका सर्किट को विनियमित कि इस राज्य में है ।

रिपोर्टिंग में प्रकृति 11 जून, टीम का प्रदर्शन किया है कि जब इन न्यूरॉन्स प्रेरित कर रहे हैं, चूहों दर्ज अकर्मण्यता और रखा जा सकता है कि राज्य में दिनों के लिए. जब गतिविधि के इन न्यूरॉन्स अवरुद्ध है, प्राकृतिक अकर्मण्यता बाधित है.

एक अन्य अध्ययन में एक साथ प्रकाशित प्रकृति शोधकर्ताओं ने विश्वविद्यालय Tsukuba, जापान में भी पहचान एक समान आबादी के न्यूरॉन्स हाइपोथेलेमस में.

बेहतर समझ के द्वारा इन प्रक्रियाओं में चूहों और अन्य पशु मॉडल में, लेखकों की कल्पना की संभावना एक दिन की ओर काम कर उत्प्रेरण अकर्मण्यता मनुष्य में — एक उपलब्धि है कि हो सकता है की एक विशाल सरणी अनुप्रयोगों, इस तरह की रोकथाम के रूप में मस्तिष्क की चोट के दौरान स्ट्रोक, सक्षम करने के लिए नए उपचार चयापचय रोगों या यहां तक कि मदद के लिए नासा भेजने के लिए मनुष्यों के मंगल ग्रह.

“कल्पना जंगली चलाता है जब हम के बारे में सोचने की क्षमता हाइबरनेशन की तरह अमेरिका में मनुष्य । हम वास्तव में उम्र बढ़ाने? इस तरह से लोगों को भेजने के लिए मंगल ग्रह के लिए?” कहा अध्ययन के सह प्रमुख लेखक Sinisa Hrvatin, प्रशिक्षक में तंत्रिका जीव विज्ञान में Blavatnik संस्थान में एचएमएस.

“इन सवालों का जवाब है, हम पहले करना चाहिए अध्ययन के मौलिक जीव विज्ञान की अकर्मण्यता और हाइबरनेशन में जानवरों,” Hrvatin कहा. “हम और दूसरों को यह कर रहे हैं-यह विज्ञान कल्पना नहीं है.”

को कम करने के लिए ऊर्जा व्यय के समय में कमी, कई जानवरों के एक राज्य में प्रवेश अकर्मण्यता. हाइबरनेशन एक विस्तारित मौसमी के रूप में इस. के विपरीत, नींद, अकर्मण्यता है के साथ जुड़े प्रणालीगत शारीरिक परिवर्तन, विशेष रूप से महत्वपूर्ण बूँदें शरीर के तापमान में और दमन के चयापचय गतिविधि. जबकि सामान्य में, प्रकृति के जैविक तंत्र कायम करना है कि अकर्मण्यता और हाइबरनेशन अभी भी खराब समझा जाता है ।

भूमिका के मस्तिष्क, विशेष रूप से, रह गया है काफी हद तक अज्ञात है, एक सवाल को खदेड़ दिया है कि अनुसंधान के प्रयासों Hrvatin और सहयोगियों सहित के सह प्रमुख लेखक Senmiao सूर्य, में एक स्नातक छात्र हार्वर्ड कार्यक्रम में तंत्रिका विज्ञान, और अध्ययन के वरिष्ठ लेखक माइकल ग्रीनबर्ग, नाथन मार्श Pusey के प्रोफेसर और कुर्सी के विभाग के तंत्रिका जीव विज्ञान में Blavatnik संस्थान में एचएमएस.

तंत्रिका जाल

शोधकर्ताओं ने चूहों का अध्ययन किया है, जो सीतनिद्रा में होना नहीं लेकिन अनुभव के मुकाबलों अकर्मण्यता जब खाना दुर्लभ है और तापमान कम कर रहे हैं. जब में रखे 22 डिग्री सेल्सियस (72 डिग्री एफ), उपवास चूहों प्रदर्शन में तेज गिरावट कोर शरीर का तापमान और महत्वपूर्ण कमी में चयापचय दर और आंदोलन. इसकी तुलना में, अच्छी तरह से खिलाया चूहों को बनाए रखा सामान्य शरीर के तापमान पर.

के रूप में चूहों के प्रवेश करने लगे अकर्मण्यता, टीम पर ध्यान केंद्रित एक जीन कहा जाता है Fos-पहले से दिखाया गया ग्रीनबर्ग के लिए प्रयोगशाला में व्यक्त किया जा सक्रिय न्यूरॉन्स. लेबलिंग के प्रोटीन उत्पाद के Fos जीन के लिए उन्हें अनुमति दी है जो की पहचान न्यूरॉन्स सक्रिय कर रहे हैं के लिए संक्रमण के दौरान अकर्मण्यता पूरे मस्तिष्क.

इस दृष्टिकोण से पता चला बड़े पैमाने पर neuronal गतिविधि में शामिल है, मस्तिष्क क्षेत्रों है कि भूख को विनियमित, खिला, शरीर का तापमान और कई अन्य कार्य करता है । तो देखने के लिए मस्तिष्क की गतिविधियों के लिए पर्याप्त था ट्रिगर अकर्मण्यता, टीम संयुक्त दो तकनीकों — FosTRAP और chemogenetics — करने के लिए आनुवंशिक रूप से टैग कि न्यूरॉन्स सक्रिय कर रहे हैं के दौरान अकर्मण्यता. इन न्यूरॉन्स सकता है तो फिर से उत्तेजित बाद में जोड़कर एक रासायनिक यौगिक है ।

प्रयोगों की पुष्टि की है कि अकर्मण्यता सकता है वास्तव में प्रेरित किया जा सकता है-यहां तक कि अच्छी तरह से खिलाया चूहों द्वारा फिर से उत्तेजक न्यूरॉन्स में इस तरीके के बाद चूहों से बरामद उनकी प्रारंभिक मुक्केबाज़ी की निष्क्रियता ।

हालांकि, क्योंकि दृष्टिकोण लेबल न्यूरॉन्स पूरे मस्तिष्क, इस शोधकर्ताओं के लिए काम किया है में संकीर्ण विशिष्ट क्षेत्र पर नियंत्रण है कि अकर्मण्यता. ऐसा करने के लिए, वे बनाया गया एक वायरस-आधारित उपकरण है कि वे करने के लिए इस्तेमाल किया चुनिंदा सक्रिय न्यूरॉन्स केवल इंजेक्शन के स्थल पर.

पर ध्यान केंद्रित hypothalamus है, मस्तिष्क के क्षेत्र के विनियमन के लिए जिम्मेदार शरीर का तापमान, भूख, प्यास, हार्मोन के स्राव और अन्य कार्यों के लिए, शोधकर्ताओं ने बाहर किया की एक श्रृंखला श्रमसाध्य प्रयोगों. वे व्यवस्थित ढंग से इंजेक्शन 54 जानवरों के साथ मिनट मात्रा के वायरस को कवर 226 के विभिन्न क्षेत्रों hypothalamus है, तो सक्रिय न्यूरॉन्स में केवल इंजेक्शन के क्षेत्रों और देखा के संकेत के लिए अकर्मण्यता.

न्यूरॉन्स में एक विशिष्ट क्षेत्र के hypothalamus है, के रूप में जाना जाता avMLPA, ट्रिगर अकर्मण्यता जब सक्रिय. उत्तेजक न्यूरॉन्स के अन्य क्षेत्रों में हाइपोथेलेमस कोई प्रभाव नहीं पड़ा.

“जब प्रारंभिक प्रयोग काम किया है, हमें पता था कि हम कुछ किया था,” ग्रीनबर्ग ने कहा. “हम पर नियंत्रण प्राप्त की अकर्मण्यता में इन चूहों का उपयोग कर FosTRAP, जो हमें की अनुमति के लिए फिर की पहचान सबसेट में कोशिकाओं की है कि प्रक्रिया में शामिल रहे हैं. यह एक सुंदर प्रदर्शन के कैसे Fos इस्तेमाल किया जा सकता का अध्ययन करने के लिए neuronal गतिविधि और व्यवहार अमेरिका के मस्तिष्क में।”

सार्थक लक्ष्य

टीम आगे के विश्लेषण के न्यूरॉन्स पर कब्जा कि इस क्षेत्र का उपयोग कर, एकल कोशिका आरएनए अनुक्रमण को देखने के लिए लगभग 50,000 अलग-अलग कक्षों का प्रतिनिधित्व करने वाले 36 अलग अलग सेल प्रकार, अंततः pinpointing के एक सबसेट अकर्मण्यता-ड्राइविंग न्यूरॉन्स, के रूप में चिह्नित द्वारा न्यूरोट्रांसमीटर ट्रांसपोर्टर जीन Vglut2 और पेप्टाइड Adcyap1.

उत्तेजक केवल इन न्यूरॉन्स पर्याप्त था प्रेरित करने के लिए तेजी से बूँदें शरीर के तापमान में और मोटर गतिविधि की मुख्य विशेषताएं अकर्मण्यता. कि पुष्टि करने के लिए इन न्यूरॉन्स के लिए महत्वपूर्ण हैं अकर्मण्यता, शोधकर्ताओं का इस्तेमाल किया एक अलग वायरस-आधारित उपकरण के लिए मौन की गतिविधि avMLPA-Vglut2 न्यूरॉन्स. यह रोका उपवास चूहों में प्रवेश करने से प्राकृतिक अकर्मण्यता, और विशेष रूप से बाधित जुड़े में कमी कोर शरीर का तापमान. इसके विपरीत, मुंह बंद इन न्यूरॉन्स में अच्छी तरह से खिलाया चूहों कोई प्रभाव नहीं पड़ा.

“गर्म खून वाले जानवरों में, शरीर के तापमान को कसकर विनियमित,” सूरज ने कहा । “एक बूंद की डिग्री के एक जोड़े इंसानों में, उदाहरण के लिए, सुराग के लिए हाइपोथर्मिया और घातक हो सकते हैं. हालांकि, अकर्मण्यता गतिरोध उत्पन्न इस विनियमन की अनुमति देता है और शरीर का तापमान गिर करने के लिए नाटकीय रूप से. अध्ययन अकर्मण्यता चूहों में मदद करता है हमें समझ में कैसे इस आकर्षक सुविधा के गर्म खून वाले जानवरों हो सकता है के माध्यम से चालाकी से तंत्रिका प्रक्रियाओं.”

शोधकर्ताओं ने चेतावनी देते हैं कि उनके प्रयोगों नहीं निर्णायक साबित है कि एक विशिष्ट न्यूरॉन प्रकार नियंत्रण अकर्मण्यता, एक जटिल है कि व्यवहार की संभावना शामिल है कई अलग अलग सेल प्रकार के । पहचान के द्वारा विशिष्ट मस्तिष्क क्षेत्र और सबसेट न्यूरॉन्स की प्रक्रिया में शामिल है, हालांकि, वैज्ञानिकों को अब प्रवेश का एक बिंदु के लिए प्रयास करने के लिए बेहतर समझते हैं और नियंत्रण राज्य में चूहों और अन्य पशु मॉडल, के लेखक ने कहा ।

वे अब कर रहे हैं अध्ययन के दीर्घकालिक प्रभाव की अकर्मण्यता पर चूहों, भूमिकाओं के अन्य आबादी के न्यूरॉन्स और अंतर्निहित तंत्र और रास्ते की अनुमति है कि avMLPA न्यूरॉन्स को विनियमित करने के लिए अकर्मण्यता.

“हमारे निष्कर्षों को खोलने के लिए दरवाजे की एक नई समझ क्या अकर्मण्यता और हाइबरनेशन कर रहे हैं, और कैसे वे प्रभावित कोशिकाओं, मस्तिष्क और शरीर,” Hrvatin कहा. “अब हम कर सकते हैं कड़ाई से अध्ययन कैसे जानवरों के प्रवेश और बाहर निकलने के लिए इन राज्यों की पहचान के अंतर्निहित जीव विज्ञान, और के बारे में सोचने अनुप्रयोगों के मनुष्यों में. इस अध्ययन का प्रतिनिधित्व करता है एक प्रमुख कदम है की इस यात्रा है.”

निहितार्थ के लिए एक दिन में सक्षम किया जा रहा करने के लिए प्रेरित अकर्मण्यता या हाइबरनेशन में मनुष्य, कभी तो एहसास हुआ, गहरा कर रहे हैं.

“यह अभी तक बहुत जल्द ही करने के लिए कहते हैं कि क्या हम उत्पन्न कर सकता है इस प्रकार के राज्य में एक मानव है, लेकिन यह है कि एक लक्ष्य हो सकता है सार्थक,” ग्रीनबर्ग ने कहा. “यह हो सकता है संभावित करने के लिए नेतृत्व की एक समझ निलंबित एनीमेशन, चयापचय नियंत्रण और संभवतः विस्तारित जीवन काल । निलंबित एनीमेशन में विशेष रूप से एक आम विषय विज्ञान कथा में, और शायद हमारी क्षमता को पार करने के लिए सितारों के दिन पर निर्भर करते हैं।”

अतिरिक्त लेखकों में शामिल हैं ओरेन विलकॉक्स, Hanqi याओ, अरोड़ा Lavin-पीटर, मार्सेलो Cicconet, ऐलेना असद, मिशेल पामर, ऋषि Aronson, सिकंदर बैंकों और एरिक Griffith.

अध्ययन के द्वारा समर्थित किया गया था स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थान (R01 NS028829, R01 MH114081, R01 DK107717) और वॉरेन Alpert प्रतिष्ठित विद्वान पुरस्कार ।



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