Nijedan film o međuzvezdnim putovanjima nije potpun bez dubokog sna. „Prometej“, „Putnici“, svugdje vidimo kako se glavni likovi probude u kabinama hibernacije, ponovo pokrenu svoju krhku fiziologiju iz dugog stanja nepokretnog fosila - često s erupcijom želučane tekućine, tj. Jednostavno povraćanjem. Čini se da ovaj brutalni postupak ima smisla. Uostalom, ljudi prirodno ne prezimuju. No, mala skupina znanstvenika pokušava nadvladati prirodu i osobu staviti u umjetnu hibernaciju. Ako budu uspješni, mogu odgoditi starenje, izliječiti bolesti opasne po život i odvesti nas na Mars i dalje.
Prošli tjedan skupina stručnjaka okupila se u New Orleansu kako bi proučila mogućnost uranjanja ljudi u "sintetičku" hibernaciju ili umjetnu hibernaciju. Znanstvenici uče od prirode, pokušavajući razumjeti čimbenike koji dovode do hibernacije i ponovnog buđenja u životinjama.
Misterija hibernacije
Što bi moglo biti bolje za prevladavanje dugih strijela života u uvjetima neposredne hladnoće i nedostatka hrane od uranjanja u duboku nesvijest? Većina životinjskog svijeta prelazi u hibernaciju: medvjedi, vjeverice, ježevi. Čak su i naši rođaci primati, lemuri s repovima masti, ubrzali metabolizam kada zalihe hrane opadaju.
Što je s nama? Iako nažalost ne prezimimo, neka "čuda" sugeriraju da metaboličko duboko zamrzavanje može pomoći očuvanju naših oštećenih tijela za budućnost.
Godine 1999. radiologinja Anna Bagenholm pala je kroz led dok je skijala u Norveškoj. Do trenutka kada se spasila, bila je pod ledom više od 80 minuta. Po svemu sudeći, klinički je bila mrtva - bez daha, bez pulsa. Temperatura joj se spustila na neviđenih 13,7 stupnjeva Celzija.
Međutim, kad su joj liječnici postupno zagrijavali krv, tijelo joj se polako zacijelilo. Sutradan se srce ponovo pokrenulo. Dvanaest dana kasnije otvorila je oči. Na kraju se potpuno oporavila.
Promotivni video:
Bagenholmov slučaj je samo jedan trag da se ljudi mogu oporaviti od teško depresivnih metaboličkih stanja. Godinama su liječnici koristili terapijsku hipotermiju, snižavajući tjelesnu temperaturu za nekoliko stupnjeva tijekom nekoliko dana kako bi pomogli pacijentima da se nose s ozljedom mozga ili odgođenom epilepsijom.
Brzo hlađenje pomaže u očuvanju tkiva koje je presječeno iz opskrbe krvlju, pa im je potrebno manje kisika za funkcioniranje. U Kini su eksperimenti zadržavali ljude smrznute i do dva tjedna.
Obećanje o terapijskoj hipotermiji toliko je veliko da je 2014. godine NASA sklopila partnerstvo sa SpaceWorksom sa sjedištem u Atlanti i osigurala predfinanciranje hibernatora za svemirska putovanja za misiju na Mars.
Iako svemirska putovanja traju samo nekoliko mjeseci, stavljanje astronauta u neaktivno stanje može drastično smanjiti količinu potrebne hrane i veličinu staništa. Zaspavanje također može spriječiti ozbiljne nuspojave od niske gravitacije, poput promjena u protoku cerebrospinalne tekućine, koje mogu negativno utjecati na vid. Izravna stimulacija mišića, zahvaljujući ljubaznosti hibernacijske kolijevke, može spriječiti gubitak mišića u gravitaciji nula, a duboko stanje nesvijesti potencijalno može umanjiti psihološke probleme poput dosade i usamljenosti.
Projekt je ušao u drugu fazu financiranja, ali ostaje mnogo pitanja za njega. Jedan od njih povezan je s činjenicom da produljena hipotermija ima strašan učinak na zdravlje: mogu se pojaviti krvni ugrušci, krvarenje, infekcija, zatajenje jetre. Na svemirskoj letjelici bez sofisticiranih medicinskih uređaja ove komplikacije mogu biti kobne.
Drugi problem je što ne razumijemo u potpunosti što se događa sa životinjom kada pređe u hibernaciju. To je pokušalo riješiti konferencija u New Orleansu.
Biološka inspiracija
Doktorica Hannah Carey sa Sveučilišta u Wisconsinu smatra da mogućnost hibernacije ljudi treba tražiti ne u medicini, već u prirodi.
Carey proučava navike hibernacije kopnene vjeverice, malog svejednog glodavca koji luta sjevernoameričkim prerijama. Od kraja rujna do svibnja zemaljska vjeverica prezimuje u podzemnim burama, preživljavajući teške zime.
Jedno od zanimljivih opažanja Carey-a je da niska metabolička stopa ne traje cijelu zimu. Životinje koje povremeno spavaju izlaze iz napona pola dana, podižući tjelesnu temperaturu na normalnu razinu. Međutim, životinje i dalje ne jedu i ne piju tijekom tih razdoblja.
Neuroznanstvenici su dugo pokušavali sastaviti opsežan popis prednosti sna. Na primjer, istraživanje pokazuje da san pomaže mozgu da očisti toksične otpadne proizvode u limfnom sustavu i omogućava mozgovnim sinapsama da se „ponovno pokrenu“. Ako hibernacija sama po sebi dovodi do stanja pomanjkanja sna, može li vam povremeno zaspati u tome?
Još ne znamo. Carey vjeruje da rezultati ispitivanja na životinjama pokazuju da će u potrazi za hibernacijom kod ljudi proučavanje biologije prirodnih hibernatora dati više rezultata nego primjena medicinskih praksi utemeljenih na hipotermiji, odnosno hipotermiji.
Umjetno spavanje
Dok Carey i Vyazovsky istražuju kako hibernacija pomaže životinjama da ostanu zdrave, dr. Matteo Serri sa Sveučilišta u Bologni u Italiji krenuo je malo drugačijim putem: kako umjetno izazvati ukočenost kod životinja koje ne hiberniraju?
Odgovor se može nalaziti u maloj skupini neurona u regiji mozga raphe pallidus. Budući da se metabolizam drastično usporava tijekom hibernacije, hormonalni i moždani mehanizmi vjerojatno će pokrenuti taj proces.
Još 2013. godine, njegov tim znanstvenika bio je jedan od prvih koji je štakore ubacio u stanje hibernacije. Obično ove životinje ne spavaju zimi. Ubrizgavani su im kemikalijom u raphe pallidus da inhibiraju aktivnost neurona. Ti neuroni su obično uključeni u "termoregulacijsku zaštitu od hladnoće", kaže Serry, to jest, pokreću biološke reakcije koje suzbijaju smanjenje tjelesne temperature.
Štakore su zatim smjestili u mračnu, hladnu prostoriju i hranili ih dijetom s visokom količinom masti, za koju se zna da smanjuje brzinu metabolizma.
Isključivanje obrambenih neurona na šest sati dovelo je do naglog pada temperature u mozgu štakora. Njihov otkucaji srca i krvni tlak su također usporavali i padali. Na kraju je uzorak moždanih valova počeo nalikovati uzorku životinja u stanju prirodne hibernacije.
Najzanimljivije je bilo da su se znanstvenici, kad su zaustavili "liječenje", oporavili - već sljedećeg dana nisu pokazivali znakove nenormalnog ponašanja.
Prethodni pokušaji induciranja potpora kod životinja koje ne hiberniraju nisu uspjeli, ali ovo je istraživanje pokazalo da je inhibicija neurona u raphe pallidusu ključna za induciranje stanja nalik torporu.
Ako se ovi rezultati potvrde na primjeru većih sisavaca, ima smisla prijeći na hibernaciju kod ljudi. Serri i ostali rade na daljnjoj analizi kontrole mozga nad trnjanjem i kako ga hakirati da bi mozak stavio u hibernaciju.
Što je sljedeće?
Uranjanje osobe u stanje hibernacije, hibernacije, suspendirana animacija - nazovite to što želite - još je uvijek daleko od stvarnosti. Ali rezultati istraživanja postupno otkrivaju molekularne i neuronske čimbenike koji bi nam u teoriji mogli pružiti stanje duboke smrzavanja.
Ilya Khel