Hi-Tech

Анабиоз в космосе: можно ли погрузить человека в спячку?

«Прометей», «Пассажиры», везде мы видим, как главные герои пробуждаются в кабинах гибернации, перезапускают свою хрупкую физиологию из длительного состояния неподвижной окаменелости — зачастую с извержением желудочных жидкостей, то есть попросту рвотой. Ни один фильм о межзвездных путешествиях не обходится без погружений в глубокий сон. В конце концов, люди не погружаются в спячку по своей природе. Этот жестокий процесс, судя по всему, имеет смысл. В случае успеха они могут отсрочить старение, вылечить опасные для жизни болезни и вывести нас на Марс и за его пределы. Но небольшая группа ученых пытается побороть природу и погрузить человека в искусственную спячку.

Ученые учатся у природы, пытаясь понять факторы, которые приводят к гибернации и повторному пробуждению у животных. На прошлой неделе группа экспертов собралась в Новом Орлеане, чтобы изучить возможность погружения людей в «синтетическую» гибернацию, то есть искусственную спячку.

Загадка гибернации

Большая часть животного мира уходит в зимнюю спячку: медведи, белки, ежи. Что может быть лучше для преодоления долгих отрезков жизни в условиях угрожающего холода и нехватки еды, чем погружение в глубокую бессознательность? Даже наши двоюродные братья из приматов, толстохвостые лемуры, резко снижают уровень метаболизма, когда запасы пищи сокращаются.

Хотя мы, к сожалению, не погружаемся в спячке, некоторые «чудеса» предполагают, что метаболическое глубокое замораживание может помочь сохранить наши поврежденные тела на благо будущего. Как насчет нас?

К моменту спасения, она была подо льдом более 80 минут. В 1999 году радиолог Анна Багенхольм провалилась под лед во время катания на лыжах в Норвегии. Температура ее тела упала до беспрецедентных 13,7 градуса по Цельсию. По общему мнению, клинически она была мертва — ни дыхания, ни пульса.

На следующий день сердце было перезапущено. Однако когда врачи постепенно нагревали ее кровь, тело медленно заживало. В конечном итоге она полностью восстановилась. Через двенадцать дней она открыла глаза.

В течение многих лет врачи применяли лечебную гипотермию, понижая температуру тела на несколько градусов в течение нескольких дней, чтобы помогать пациентам справляться с травмами мозга или эпилепсией в замедленном состоянии. Случай Багенхольм — лишь одна из подсказок к тому, что у людей есть способность восстанавливаться из сильно подавленного метаболического состояния.

В Китае эксперименты удерживали людей в замороженном состоянии до двух недель. Быстрое охлаждение помогает сохранить ткани, которые были отрезаны от кровоснабжения, поэтому они требуют меньше кислорода для функционирования.

Обещание терапевтической гипотермии настолько большое, что в 2014 году NASA заключило партнерство с SpaceWorks из Атланты и предоставило предварительное финансирование гибернатору для космических путешествий для миссии на Марс.

Погружение в сон может также предотвратить серьезные побочные эффекты от низкой силы тяжести, такие как изменения в токе спинномозговой жидкости, негативно влияющей на зрение. Хотя полет в космос длится всего несколько месяцев, помещение астронавтов в неактивное состояние может сильно сократить необходимое количество пищи и размер среды обитания. Прямая стимуляция мышц, которую любезно будет осуществлять колыбель гибернации, может предотвратить потерю мышц в условиях нулевой гравитации, а глубокое состояние бессознательности может потенциально свести к минимуму психологические проблемы, такие как скука и одиночество.

Один из них связан с тем, что длительная гипотермия ужасно сказывается на здоровье: могут появляться сгустки крови, кровотечение, инфекция, печеночная недостаточность. Проект перешел во вторую стадию финансирования, но к нему осталось много вопросов. На космическом корабле без сложных медицинских приспособлений эти осложнения могут быть фатальными.

Именно это пытались решить на конференции в Новом Орлеане. Другая проблема заключается в том, что мы не до конца понимаем, что происходит с животным, когда оно переходит в спячку.

Биологическое вдохновение

Доктор Ханна Кэри из Университета Висконсина считает, что возможность погружения людей в спячку нужно искать не в медицине, а в природе.

С конца сентября до мая наземная белка зимует в подземных норах, переживая суровые зимы. Кэри изучает привычки гибернации наземной белки, мелкого всеядного грызуна, который бродит по североамериканским прериям.

«Тот факт, что гибернация возможна в родословной приматов, делает возможными биомедицинские открытия, применимые к людям», говорит она.

Периодически спящие животные выходят из состояния оцепенения на полдня, повышая температуру своего тела до нормального уровня. Одно из любопытных наблюдений, сделанных Кэри, состоит в том, что низкий уровень метаболизма не длится всю зиму. Однако животные все еще не едят и не пьют в течение этих периодов.

«Торпор (оцепенение), этот чрезвычайный метаболический вызов, похоже, что-то делает с мозгом или телом, совмещая сон с восстановлением». «Первоначально спячка считалась продолжением сна, но физиологически она отличается, потому что ваш метаболизм полностью замедляется, хоть и сохраняется», говорит оксфордский нейробиолог доктор Влад Вязовский, выступавший на конференции.

К примеру, исследования показывают, что сон помогает мозгу очистить токсичные отходы в лимфатической системе и позволяет «перезагрузиться» синапсам мозга. Нейробиологи давно пытаются собрать полный список преимуществ сна. Если спячка сама по себе приводит к состоянию недосыпа, может ли периодическое погружение в сон с этим помочь?

Но Кэри считает, что результаты исследований животных показывают, что в поисках человеческой гибернации изучение биологии природных гибернаторов даст больший результат, чем применение медицинских практик на основе гипотермии, то есть переохлаждения. Мы пока не знаем.

Искусственное погружение в сон

В то время как Кэри и Вязовский исследуют, как спячка помогает животным оставаться здоровыми, доктор Маттео Серри из Университета Болоньи в Италии выбрал несколько иной путь: как искусственным путем вызвать оцепенение у животных, которые не прибегают к спячке?

Поскольку метаболизм резко замедляется во время спячки, гормональные и мозговые механизмы, вероятно, запускают этот процесс. Ответ может скрываться в небольшой группе нейронов в области мозга raphe pallidus.

Обычно эти животные не спят зимой. Еще в 2013 году его команда ученых была одной из первых, кто погрузил крыс в состояние спячки. Эти нейроны обычно участвуют в «терморегуляторной защите от холода», говорит Серри, то есть вызывают биологические реакции, противодействующие снижению температуры тела. Им вводили химическое вещество в raphe pallidus, чтобы ингибировать активность нейронов.

Затем крыс помещали в темную, холодную комнату и кормили пищей с высоким содержанием жиров — она, как известно, снижает скорость метаболизма.

Их сердечные ритмы и артериальное давление также замедлялись и снижались. Выключение защитных нейронов на шесть часов приводило к резкому падению температуры в мозгах крыс. В конце концов, рисунок волн мозга стал напоминать рисунок волн животных в состоянии естественной спячки.

Самое интересное было в том, что когда ученые прекратили «лечение», крысы восстановились — уже на следующий день у них не было признаков аномального поведения.

Предыдущие попытки вызвать торпор у животных, которые не впадают в спячку, потерпели неудачу, но в этом исследование было показано, что ингибирование нейронов в raphe pallidus имеет важное значение для индуцирования торпороподобного состояния.

Серри и другие работают над дальнейшим анализом контроля мозга над оцепенением и как взломать его, чтобы погрузить мозг в спячку. Если эти результаты будут подтверждены на примере более крупных млекопитающих, появится смысл переходить и к погружению в спячку людей.

Что дальше?

Но результаты исследований постепенно выявляют молекулярные и нейрональные факторы, которые могут в теории обеспечить нам состояние глубокой заморозки. Погружение человека в состояние спячки, гибернации, анабиоза — называйте это как хотите — еще далеко от реальности.

Расскажите в нашем чате в Телеграме. Согласитесь, это было бы интересно.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть