非人灵长类动物的成功低温为远途宇宙飞行提供支撑

前视神经元如何驱动体温过低和冷防御的插图，以及在太空飞行中潜在应用的示例。

冬眠是某些哺乳动物为适应不利的冬季条件而采用的一种状态。冬眠的典型特征包括代谢活动大大降低和体温降低。

作为温血动物，灵长类动物（狐猴除外）不会自然冬眠，甚至不会经历折磨。但是，我们能操纵灵长类动物的体温，让它们陷入代谢减退状态甚至人工冬眠吗？

由中国科学院深圳先进技术研究院（SIAT）的王红博士和戴吉博士领导的研究小组最近报道了由激活一组下丘脑神经元引起的非人灵长类动物首次可靠的体温过低。

该研究发表在《创新》杂志上。

研究人员通过结合化学遗传操作，功能磁共振成像（fMRI）扫描，行为分析以及对一组全面的生理和生化参数的监测，探索了非人灵长类动物Macaca fasciculularis的体温调节。

“为了研究视前区域（POA）激活导致的全脑网络，我们进行了fMRI扫描并确定了参与体温调节和内感受的多个区域，”通讯作者之一Dai博士说。“这是第一个调查化学遗传学激活揭示的全脑功能连接的fMRI研究。

研究人员选择性地靶向猴脑下丘脑POA中的兴奋性神经元，方法是用CAMKII启动子驱动的DREADD编码病毒局部感染神经元。“DREADD”是指仅由设计药物激活的设计受体。他们发现，同源DREADD激动剂氯氮平N-氧化物（CNO）激活POA神经元亚群可靠地触发了麻醉和清醒猴子的体温过低。

令人惊讶的是，在麻醉实验中，CNO诱导的神经元活动诱导核心体温降低，拮抗外部加热。这表明POA中进化保守的兴奋性神经元在功能上也是保守的，并且在灵长类动物大脑的温度调节中起着关键作用。

研究人员检查了猴子模型中对诱导体温过低的自主神经和行为反应。与通常会减少活动和降低心率的小鼠相反，猴子通过提高心率、骨骼肌颤抖和增加运动来捍卫体温。所有数据都表明灵长类动物的体温调节机制比小鼠更复杂。解剖学上保守的细胞类型可能在其连接和功能上有所不同。

“这项工作首次成功证明了基于靶向神经元操作的灵长类动物体温过低，”王博士说。“随着对人类太空飞行的热情日益增长，这种低温猴子模型是通往人工冬眠的漫长道路上的一个里程碑。

更多信息：张志婷等人，灵长类视前神经元驱动体温过低和冷防御，创新（2022）。DOI： 10.1016/j.xinn.2022.100358