Арктична білка, яка може вимкнути свій мозок на 8 місяців: неймовірне відкриття біологів.

Арктичний ховрах (Urocitellus parryii) вразив науковців своєю унікальною стратегією зимової гібернації, під час якої його мозок здатний витримувати низькі температури та ішемію без будь-яких негативних наслідків. Це відкриття є важливим, оскільки навіть незначне зниження температури або кисню в організмі інших ссавців може спричинити серйозне пошкодження мозкових клітин. Однак арктичний ховрах має здатність зберігати цілісність своїх мозкових клітин та пам'яті навіть за таких екстремальних умов.

Ці ссавці мешкають в умовах сильних холодів на Алясці та в північній Канаді, де зима триває до восьми місяців, а температура може опускатися нижче -30°C. Унікальність цього виду полягає в тому, що вони здатні витримувати температури до -2,9°C, що є рекордним значенням серед ссавців. Під час зимової гібернації температура їхнього тіла може значно знижуватися, а серцевий ритм сповільнюється до менш ніж десяти ударів на хвилину. У цей час їхній мозок на деякий час фактично припиняє свою активність.

Цей процес, який отримав назву «торпор», є абсолютно оборотним. Під час торпору нейронна активність мозку знижується до мінімуму, зокрема сповільнюється передача нервових імпульсів, а споживання енергії мозком зменшується до 5% від звичайного рівня. Це дозволяє зберегти енергоресурси мозку, що запобігає його пошкодженню, навіть при низьких температурах та нестачі кисню.

Цікаво, що ховрахи здатні переживати ішемію, коли клітини мозку тимчасово позбавлені кисню. Дослідження показали, що їхні нейрони навіть без кровообігу здатні зберігати мітохондрії і не піддаються окислювальному стресу. Це свідчить про наявність у їхньому організмі спеціалізованих молекулярних механізмів, які дозволяють зберігати функціональність клітин, навіть в екстремальних умовах.

Ще однією особливістю є здатність арктичних ховрахів частково «розбирати» свої синаптичні зв'язки під час торпору. Це призводить до зниження взаємодії між нейронами, що в інших випадках могло б спричинити серйозні нейродегенеративні захворювання. Проте цей процес є тимчасовим і відновлюється після коротких періодів пробудження. Під час таких пробуджень синапси швидко відновлюються, і до кінця зими нейронна архітектура повертається до нормального функціонування.

Особливу увагу варто звернути на механізм запобігання пошкодженню від холоду. Багато ссавців під впливом температури нижче 0°C зазнають утворення льоду в клітинах, що призводить до їх пошкодження. Однак ховрахи здатні уникати цього завдяки двом основним механізмам: переохолодженню рідин та контрольованому утворенню льоду в периферичних тканинах. При цьому їхній мозок залишається в рідкому стані, і лід не утворюється в тканинах мозку.

Ці неймовірні адаптації дають змогу арктичним ховрахам виживати в умовах, де інші ссавці не витримали б. Вони стали важливими моделями для досліджень у галузі нейропротекції. Оскільки їхній мозок здатний переживати екстремальні умови, такі як низькі температури та ішемія, дослідження цих механізмів має значення для розробки нових методів лікування інсультів, зупинки серця та черепно-мозкових травм.

Еволюція арктичних ховрахів показує, що інтелект і виживання не завжди потребують постійної нейронної активності. Іноді найбільш ефективною стратегією є здатність переходити в «режим спокою», коли це необхідно для збереження життєвих функцій організму. Цей механізм також вказує на можливість адаптації до екстремальних умов на молекулярному рівні, що відкриває нові можливості для досліджень у нейробіології та медицині.