Голые крысы-кроты - крайне странные существа - им не нужно много кислорода, а вместо этого у них случаются припадки, если они не получают достаточно углекислого газа, химическое вещество, которое выдыхает человек, когда мы дышим. Ученые обнаружили, что морщинистые грызуны даже будут искать участки, которые были заражены газом.
Но зачем? Оказывается, из-за генетической мутации у голых крыс-кротов не хватает важного переключателя в мозгу, который помогает подавить электрическую активность в органе, а значит, предотвратить судороги. Эта мутация может показаться опасной, но в действительности она позволяет крысам-кротам сохранять свои драгоценные запасы энергии. Вместо того, чтобы тратить энергию на работу антиприпадочного выключателя, грызуны полагаются на углекислый газ для поддержания активности своего мозга.
Углекислый газ действительно хорошо успокаивает мозг, если не отключает его. Автор исследования Дэн Макклоски, профессор психологии в Центре аспирантуры Городского университета Нью-Йорка изучает эпилепсию, неврологическое состояние, характеризующееся повторяющимися припадками, и считает, что изучение голых крыс-кротов может помочь разгадать тайны, окружающие состояние здоровья человека.
Например, около 2%-4% детей в возрасте до 5 лет испытывают припадки после запуска высокой температуры - явление, известное как лихорадочный припадок. Исследование 2014 года предполагает, что некоторые из этих детей имеют одну и ту же генетическую причуду, которая оставляет голых крыс-кротов склонны к припадкам при отсутствии углекислого газа.
Хотя для объяснения этой связи потребуются дополнительные исследования, качество воздуха и модели дыхания могут играть важную роль в человеческой эпилепсии.
Можно предположить, что есть люди, гуляющие по планете... которые более чувствительны к окружающему их воздуху. Дальнейшие исследования того, что провоцирует припадки у голых крыс-кротов, и что им мешает, могли бы помочь в проведении будущих исследований у человеческих пациентов.
Неожиданная связь
Так как же Макклоски связал точки между голыми крысами-кротами и детьми с эпилепсией?
В то время как люди вскоре перерастают в свою плохую способность к терморегуляции, голые крысы-кроты всех возрастов должны передвигаться по своим гнездам, чтобы поддерживать оптимальную температуру тела, отступая глубже под землю в самые жаркие часы дня и сгружаясь за теплом, когда это необходимо.
Кроме поисков этого термального сладкого грызуна, грызуны проводят более 70% своего времени в так называемой камере гнезда, где голая крыса-крот и самец проводят большую часть своего времени. В камере содержится самая высокая концентрация углекислого газа в гнезде, достигающая 2,33% от общего атмосферного давления, по сравнению с примерно 0,5% в близлежащих кормовых камерах и всего 0,05% в туалетных комнатах. Команда исследователей разместила в своей лаборатории две колонии голых крыс-кротов и смогла влить углекислый газ в разные камеры, чтобы посмотреть, что произойдет. Крысы-кроты ответили тем, что чаще посещали эти места и даже перенесли свою первичную камеру гнезда вблизи места вливания.
Поведение подсказывало, что голые крысы-кроты не только переносят высокие концентрации углекислого газа, но и на самом деле ищут его. Дальнейшие исследования выявили одну причину: соединение может защитить крыс-кротов от припадков.
Диоксид углерода в качестве противосудорожного средства
При воздействии горячего воздуха, нагретого примерно до 107 градусов по Фаренгейту (42 градуса по Цельсию), с низкой концентрацией углекислого газа, голые крысы начинают гипервентилировать и захватывать воздух так же, как младенцы делают во время лихорадочного приступа. Многие млекопитающие гипервентилируют при экстремальном перегреве, так как рефлекс высвобождает умеренное количество тепла из организма. Гипервентиляция также способствует выбросу в организм углекислого газа, что, возможно, не самое лучшее для голых крыс-кротов.
В то время как крысы-кроты страдали припадками в воздухе с низким содержанием CO2, они не захватывали, когда команда исследователей использовала горячий воздух с аналогичной концентрацией углекислого газа (около 2,5%), как те, которые были найдены в камере. Высокий CO2 воздуха даже помогли подавить припадки у крыс-кротов, которые были лишены углекислого газа в течение определенного периода времени, о чем свидетельствуют измерения мозговых волн животных. Тем не менее, некоторые признаки захвата, такие как качание головы и дёргающиеся движения во рту, сохранялись на протяжении всего эксперимента. После пережитого припадка в воздухе с низким содержанием CO2, кровь крыс-кротов была также менее кислой в связи с заметной потерей углекислого газа.
Взятые вместе, эти данные свидетельствуют о том, что лишение углекислого газа, а не тепла, каким-то образом спровоцировало припадки грызунов. Когда уровень углекислого газа становится низким, их кровь становится слишком простой, то есть менее кислой, и это то, что вызывает припадки.