Un team dimostra che è possibile indurre il letargo applicando gli ultrasuoni all’ipotalamo
Un gruppo di ricercatori dell’Università di Washington ha ottenuto successo nell’indurre uno stato simile al letargo in topi e ratti utilizzando la stimolazione cerebrale. Gli autori dello studio hanno applicato ultrasuoni all’ipotalamo di questi animali al fine di generare e mantenere uno stato noto come torpore, in cui il metabolismo e la temperatura corporea vengono ridotti al fine di risparmiare energia.
I dettagli sono forniti dal team di Hong Chen in un articolo pubblicato giovedì sulla rivista Nature Metabolism .
I ricercatori hanno utilizzato una tecnica non invasiva per attivare temporaneamente le cellule nervose specifiche che controllano questo stato nel cervello, e ritengono che se fosse applicata anche all’uomo, potrebbe avere applicazioni cliniche nel trattamento di incidenti cardiovascolari o traumi gravi.
E, sognando a lungo termine, potrebbe essere un modo per indurre l’animazione sospesa negli astronauti nei futuri viaggi nello spazio.
Riduzione del consumo di energia
La letargia rappresenta uno stato fisiologico in cui si osserva una riduzione della temperatura corporea e dell’attività metabolica. Moltissime specie animali adottano questo meccanismo per ridurre il consumo energetico durante periodi di risorse limitate o in condizioni ambientali ostili alla sopravvivenza. Il controllo di tale stato è regolato dal sistema nervoso centrale e da un gruppo specifico di neuroni localizzati nell’area preottica dell’ipotalamo.
Il risultato è stato un calo immediato della temperatura corporea di diversi gradi (in media da 3 a 3,5°C).
Il team guidato da Chen ha creato un dispositivo emettitore di ultrasuoni che poteva essere posizionato sulla testa dei topi, consentendo loro di muoversi liberamente. Questo dispositivo emetteva impulsi ultrasonici della durata di 10 secondi in una specifica regione del cervello. Il risultato immediato è stato un significativo calo della temperatura corporea di diversi gradi (in media da 3 a 3,5°C), una riduzione della frequenza cardiaca e un minor consumo di ossigeno sia nei topi maschi che femmine. Dopo due ore, gli animali hanno mostrato una ripresa dai sintomi indotti.
Effetti mantenuti nel tempo
Al fine di evitare stimoli eccessivi non necessari, i ricercatori hanno sviluppato un sistema per prolungare il torpore nel tempo, minimizzando il numero di stimoli necessari. Questo sistema automatizzato ha emesso un impulso ultrasonico ripetuto non appena la temperatura corporea dei topi ha iniziato ad aumentare, consentendo di mantenere gli animali in uno stato di torpore per un periodo fino a 24 ore, senza segni di danni o disagio.
Indurre il torpore nei topi è stato relativamente semplice, considerando che questa specie lo sperimenta in modo naturale. Tuttavia, la stessa tecnica è stata applicata a 12 ratti per verificare se funzionasse anche su una specie che non entra in torpore. I risultati sono stati positivi, anche se la temperatura corporea dei ratti è scesa solo di circa 1-2°C in media.
Questo risultato porta i ricercatori a ipotizzare che i processi fisiologici che regolano la risposta metabolica potrebbero essere presenti anche nei mammiferi che non sperimentano il letargo, e che potrebbero essere indotti in modo non invasivo, come è stato fatto con i topi. Nonostante riconoscano che ulteriori ricerche sono necessarie, sostengono che vale la pena approfondire questa possibile applicazione nel contesto umano. Una tecnica non invasiva e reversibile per rallentare il metabolismo e ridurre la temperatura corporea potrebbe avere applicazioni nel campo medico, specialmente in situazioni di emergenza acuta o gravi malattie acute.
cauto ottimismo
Gli esperti consultati da elDiario.es considerano i risultati complessivamente molto interessanti, anche se sarà necessario valutare come questi risultati si applichino ad animali con ipotalami molto diversi, come i primati, e potenzialmente agli esseri umani. Secondo Antonio Oliviero, neuroscienziato presso l’Ospedale per Paraplegici di Toledo e specializzato in stimolazione cerebrale, si tratta di un lavoro estremamente interessante che apre molte possibilità.
“Dobbiamo accertarci che funzioni, ma se verrà confermato in futuro, le applicazioni potrebbero essere infinite”, afferma. Lo specialista sottolinea che uno dei potenti meccanismi di protezione dopo un trauma è quello di ridurre la temperatura corporea e indurre l’ipotermia, ma attualmente ciò è difficile da realizzare e richiede metodi fisici di raffreddamento o l’uso di farmaci. “Se questa tecnica funzionasse anche su animali con ipotalami molto diversi, come i primati, ciò consentirebbe di ridurre in modo reversibile e modulabile il metabolismo”, afferma Oliviero.
Il neuroscienziato Javier Cudeiro, esperto in neuromodulazione, considera il lavoro svolto come “straordinario” da un punto di vista formale. Tuttavia, come Oliviero, si chiede se gli autori abbiano registrato l’attività cerebrale dei topi utilizzando un elettroencefalogramma (EEG) per comprendere meglio lo stato in cui si trovano durante il processo. Oltre alle fantasie sui viaggi spaziali, Cudeiro ritiene che l’applicazione più rilevante sia nell’ambito dei processi clinici di routine, come i traumi gravi. “Sarebbe un modo molto più naturale per indurre un coma, anziché farlo con farmaci”.
Matteo Cerri, professore associato di Fisiologia presso l’Università di Bologna (Italia), concorda affermando che gli esperimenti sono ben progettati, poiché vengono condotti sia su animali che sperimentano il letargo (topi) che su animali che non lo fanno (ratti). Tuttavia, Cerri riconosce che il principale limite è rappresentato dall'”effetto molto modesto della tecnologia sui topi”, il che suggerisce che ci sia ancora molto lavoro da fare. “Penso che questa tecnologia possa essere utile in specifiche condizioni in cui anche una modesta ipotermia può fornire notevoli vantaggi, piuttosto che per i viaggi interplanetari”, afferma Cerri.
La questione più rilevante, oltre all’efficacia del metodo, è se possa causare danni o disfunzioni cerebrali, poiché implica una stimolazione costante in un’area così delicata come l’ipotalamo. Vladyslav Vyazovskiy, professore di fisiologia del sonno all’Università di Oxford, sottolinea l’importanza di indagare se la stimolazione ultrasonica dell’area preottica dell’ipotalamo possa indurre uno stato alterato di eccitazione e coscienza, o persino il sonno. “Resta ancora da scoprire se stiamo inducendo un letargo fisiologico normale o uno stato anormale”, afferma. “Dobbiamo fare attenzione poiché potrebbe avere conseguenze molto negative per il corpo e il cervello se applicato in modo errato”.
Oliviero si unisce a questa linea di pensiero. “Dovrebbero esaminare se ci sono effetti indesiderati, non sappiamo cosa potrebbe accadere se il topo si svegli in uno stato di confusione totale”, afferma. Tuttavia, anche se probabilmente si faranno notare titoli sensazionalistici riguardo al futuro dei viaggi spaziali, il lavoro non si limita a questioni marginali, ma potrebbe aprire la strada a un nuovo campo di ricerca nei prossimi cinque o dieci anni, a condizione che si proceda con i passaggi appropriati e si dimostri la sua efficacia. “Se sarà dimostrato che può essere applicato nell’uomo, si aprirà una nuova era”, conclude Oliviero. “Un’era in cui saremo in grado di ridurre il metabolismo e lo stato di veglia in modo sicuro e non invasivo”
