Experiência mostra que os ultrassons induzem um estado de torpor nos animais

O torpor é um truque útil para sobreviver a tempos de vacas magras, ajudando alguns mamíferos e aves a reduzir a temperatura corporal e a taxa metabólica para adormecer em segurança durante as dificuldades.

Apenas algumas espécies entram naturalmente em torpor e, embora os humanos modernos não se encontrem entre elas, há muito que a ideia nos intriga. Induzir o torpor nos seres humanos pode ajudar alguns pacientes com doenças potencialmente fatais, por exemplo, ou pessoas em longas missões no espaço profundo.

E, embora o torpor humano a pedido continue, por enquanto, relegado para a ficção científica, um novo estudo dá uma ideia de como poderá vir a acontecer.

No estudo, os investigadores induziram um estado semelhante ao torpor em ratos, utilizando ultrassons para estimular uma região do cérebro envolvida na regulação do sono, da temperatura corporal e do metabolismo. Para além dos ratinhos, que entram naturalmente em torpor, os investigadores também induziram um estado semelhante ao torpor em ratos, que não o fazem.

Esta é uma técnica segura e não invasiva para atingir o sistema nervoso central e induzir um estado de torpor, afirmam os autores do estudo.

Louis, a equipa de investigação construiu um transdutor de ultrassons para estimular os neurónios numa região do cérebro chamada área pré-ótica do hipotálamo.

Quando os neurónios desta área foram estimulados, os ratos sofreram uma descida da temperatura corporal de cerca de 3 °C, relatam os investigadores, juntamente com uma descida do ritmo cardíaco de pouco mais de 47%.

Os ratos também sofreram alterações metabólicas, passando a utilizar apenas gordura em vez de hidratos de carbono e gordura como fontes de energia, o que se assemelha à mudança que fazem naturalmente durante o torpor.

Tudo isto ocorreu à temperatura ambiente (cerca de 22 °C ou 71 °F), sem os estímulos ambientais que podem naturalmente levar os ratos a um estado de torpor.

A intensidade dos ultrassons também se correlacionou com a profundidade do estado de torpor. À medida que a pressão acústica e a duração dos ultrassons aumentavam, os ratos apresentavam quedas mais significativas na temperatura corporal e no metabolismo, uma condição denominada hipotermia e hipometabolismo induzidos por ultrassons (UIH).

“Desenvolvemos um controlador automático de feedback em circuito fechado para obter hipotermia e hipometabolismo induzidos por ultrassons estáveis e de longa duração, controlando a saída de ultrassons”, explica Chen.

“O controlador de feedback de circuito fechado definiu a temperatura corporal desejada como sendo inferior a 34 °C, o que foi anteriormente referido como sendo crítico para o torpor natural em ratos”, afirma. Isto manteve os ratos a 32,95 °C durante 24 horas, que voltaram ao normal assim que o ultrassom foi desligado.

Ao examinar de perto os padrões de atividade dos neurónios, Chen e os seus colegas notaram um pico de atividade que correspondia a cada impulso de ultrassons, correspondendo às alterações da temperatura corporal dos ratos.

“Estas descobertas revelaram que a UIH foi evocada pela ativação por ultrassons dos neurónios da área pré-ótica do hipotálamo”, afirma o coautor Yaoheng Yang, engenheiro biomédico da Universidade de Washington.

“A nossa descoberta de que a estimulação transcraniana da área pré-ótica do hipotálamo era suficiente para induzir a IUH revelou o papel crítico desta área na orquestração de um estado de torpor nos ratos”, acrescenta Yang.

Os investigadores também utilizaram a sequenciação genética para revelar que os ultrassons estavam a ativar o canal iónico TRPM2 nos neurónios da área pré-ótica do hipotálamo, demonstrando que se trata de um canal iónico sensível aos ultrassons que desempenha um papel importante na indução da UIH nos animais.

Embora se trate de conhecimentos valiosos, mesmo em ratos, os investigadores foram mais longe, mostrando como a técnica pode induzir um estado semelhante ao torpor numa espécie que não apresenta naturalmente torpor ou hibernação.

Quando utilizaram os ultrassons para estimular os neurónios na área pré-ótica do hipotálamo de um rato, os investigadores observaram uma diminuição da temperatura da pele do rato e uma queda de cerca de 1 °C na temperatura corporal central – semelhante ao que acontece com os animais em torpor.

Apesar de a indução de um estado semelhante ao torpor em ratos e ratazanas estar ainda muito longe de levar os seres humanos à hipersonia, este estudo lança uma nova luz sobre o funcionamento do torpor e sobre a forma de desencadear um estado comparável em animais, incluindo espécies que não o experimentam naturalmente.

“A UIH tem o potencial de abordar o objetivo há muito procurado de conseguir uma indução não invasiva e segura do estado de torpor, que tem sido perseguido pela comunidade científica pelo menos desde os anos 60”, afirma Chen.

“A estimulação por ultrassons possui uma capacidade única de atingir de forma não invasiva regiões profundas do cérebro com elevada precisão espacial e temporal em cérebros de animais e humanos”, acrescenta.