Anabioza: tehnologie de congelare profundă a oamenilor

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Săptămâna trecută, un grup de experți s-a adunat la New Orleans pentru a studia posibilitatea de a scufunda oamenii în hibernarea „sintetică”, sau hibernarea artificială. Oamenii de știință învață de la natură încercând să înțeleagă factorii care duc la hibernare și la retrezire la animale.

Niciun film despre călătoriile interstelare nu este complet fără somn profund. „Prometeu”, „Pasageri”, peste tot vedem cum personajele principale se trezesc în cabinele de hibernare, își reîncep fiziologia fragilă dintr-o stare lungă de fosilă imobilă - adesea cu erupția lichidelor gastrice, adică pur și simplu vărsături. Acest proces brutal pare să aibă sens. La urma urmei, oamenii nu hibernează în mod natural. Dar un grup mic de oameni de știință încearcă să depășească natura și să pună oamenii în hibernare artificială. Dacă au succes, ele pot întârzia îmbătrânirea, pot vindeca boli care pun viața în pericol și ne pot duce pe Marte și nu numai.

Săptămâna trecută, un grup de experți s-a adunat la New Orleans pentru a studia posibilitatea de a scufunda oamenii în hibernarea „sintetică”, sau hibernarea artificială. Oamenii de știință învață de la natură încercând să înțeleagă factorii care duc la hibernare și la retrezire la animale.

Misterul hibernării

Ce ar putea fi mai bun pentru a depăși perioade lungi de viață în condiții de frig amenințător și lipsă de hrană decât cufundarea într-o inconștiență profundă? Cea mai mare parte a lumii animale intră în hibernare: urși, veverițe, arici. Chiar și verii noștri primate, lemurul cu coadă groasă, își scad rata metabolică atunci când rezervele de hrană se scad.

Ce zici de noi? Deși, din păcate, nu hibernăm, unele „miracole” sugerează că înghețarea metabolică ne poate ajuta să ne păstrăm corpurile deteriorate pentru viitor.

În 1999, radiologul Anna Bagenholm a căzut prin gheață în timp ce schia în Norvegia. În momentul în care a fost salvată, era sub gheață de peste 80 de minute. Din punct de vedere clinic, ea era moartă - fără suflare, fără puls. Temperatura corpului ei a scăzut la o valoare fără precedent de 13,7 grade Celsius.

Cu toate acestea, când medicii i-au încălzit treptat sângele, corpul ei s-a vindecat încet. A doua zi, inima a fost repornită. Douăsprezece zile mai târziu, ea a deschis ochii. În cele din urmă, ea și-a revenit complet.

Cazul lui Bagenholm este doar un indiciu că oamenii au capacitatea de a se recupera după stări metabolice sever deprimate. De ani de zile, medicii au folosit hipotermia terapeutică, scăzând temperatura corpului cu câteva grade pe parcursul mai multor zile, pentru a ajuta pacienții să facă față leziunilor cerebrale sau epilepsiei întârziate.

Răcirea rapidă ajută la conservarea țesuturilor care au fost întrerupte de alimentarea cu sânge, astfel încât acestea necesită mai puțin oxigen pentru a funcționa. În China, experimentele au ținut oamenii înghețați timp de până la două săptămâni.

Promisiunea hipotermiei terapeutice este atât de mare încât în 2014 NASA a colaborat cu SpaceWorks din Atlanta și a oferit prefinanțare pentru un hibernator de călătorie în spațiu pentru o misiune pe Marte.

Deși un zbor în spațiu durează doar câteva luni, punerea astronauților într-o stare inactivă poate reduce semnificativ cantitatea de hrană necesară și dimensiunea habitatului. Adormirea poate preveni, de asemenea, efecte secundare grave cauzate de gravitatea scăzută, cum ar fi modificări ale fluxului de lichid cefalorahidian, care pot afecta negativ vederea. Stimularea musculară directă, prin amabilitatea leagănului de hibernare, poate preveni pierderea musculară în condiții de gravitate zero, iar o stare profundă de inconștiență poate minimiza problemele psihologice precum plictiseala și singurătatea.

Proiectul a intrat în a doua etapă de finanțare, dar rămân multe întrebări pentru el. Una dintre ele este asociată cu faptul că hipotermia prelungită are un efect teribil asupra sănătății: pot apărea cheaguri de sânge, sângerare, infecție, insuficiență hepatică. Pe o navă spațială fără dispozitive medicale sofisticate, aceste complicații pot fi fatale.

O altă problemă este că nu înțelegem pe deplin ce se întâmplă cu animalul când acesta intră în hibernare. Aceasta este ceea ce încerca să rezolve conferința de la New Orleans.

Inspirație biologică

Dr. Hannah Carey de la Universitatea din Wisconsin consideră că posibilitatea de imersiune în hibernare ar trebui căutată nu în medicină, ci în natură.

Carey studiază obiceiurile de hibernare ale veveriței de pământ, o mică rozătoare omnivoră care cutreieră preriile nord-americane. De la sfârșitul lunii septembrie până în mai, veverița de pământ hibernează în vizuini subterane, supraviețuind iernilor severe.

Una dintre observațiile curioase ale lui Carey este că ratele metabolice scăzute nu durează toată iarna. Animalele adormite periodic ies din torpeală timp de o jumătate de zi, crescându-și temperatura corpului la un nivel normal. Cu toate acestea, animalele încă nu mănâncă și nu beau în aceste perioade.

Oamenii în neuroștiință au încercat de mult să alcătuiască o listă cuprinzătoare a beneficiilor somnului. De exemplu, cercetările arată că somnul ajută creierul să curețe deșeurile toxice din sistemul limfatic și permite „repornirea” sinapselor creierului. Dacă hibernarea în sine duce la o stare de privare a somnului, poate somnul periodic să ajute în acest sens?

Încă nu știm. Carey consideră însă că rezultatele studiilor pe animale arată că în căutarea hibernarii umane, studierea biologiei hibernatorilor naturali va da mai multe rezultate decât aplicarea practicilor medicale bazate pe hipotermie, adică hipotermie.

Imersiune artificială în somn

În timp ce Carey și Vyazovsky explorează modul în care hibernarea ajută animalele să rămână sănătoase, dr. Matteo Serri de la Universitatea din Bologna din Italia a luat o cale ușor diferită: cum să induceți artificial amorțeală la animalele care nu hibernează?

Răspunsul poate fi într-un grup mic de neuroni din regiunea creierului raphe pallidus. Deoarece metabolismul încetinește dramatic în timpul hibernării, este posibil ca mecanismele hormonale și cerebrale să declanșeze acest proces.

În 2013, echipa sa de oameni de știință a fost una dintre primii care a pus șobolanii în hibernare. De obicei, aceste animale nu dorm iarna. Au fost injectați cu o substanță chimică în raphe pallidus pentru a inhiba activitatea neuronală. Acești neuroni sunt de obicei implicați în „protecția termoreglatoare împotriva frigului”, spune Serry, ceea ce înseamnă că declanșează răspunsuri biologice care contracarează scăderea temperaturii corpului.

Șobolanii au fost apoi plasați într-o cameră întunecată, rece și hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi, despre care se știe că reduce rata metabolică.

Oprirea neuronilor de protecție timp de șase ore a dus la o scădere bruscă a temperaturii în creierul șobolanilor. Frecvența inimii și tensiunea arterială au scăzut și au scăzut. În cele din urmă, modelul undelor cerebrale a început să semene cu modelul valurilor animalelor aflate într-o stare de hibernare naturală.

Cel mai interesant lucru a fost că, atunci când oamenii de știință au oprit „tratamentul”, șobolanii și-au revenit - chiar a doua zi nu au prezentat semne de comportament anormal.

Încercările anterioare de a induce torporea la animalele care nu hibernează au eșuat, dar acest studiu a arătat că inhibarea neuronilor din raphe pallidus este esențială pentru inducerea unei stări asemănătoare torpei.

Dacă aceste rezultate sunt confirmate de exemplul mamiferelor mai mari, va avea sens să trecem la hibernare la oameni. Serri și alții lucrează pentru a analiza în continuare controlul creierului asupra amorțelii și cum să-l pirateze pentru a pune creierul în hibernare.

Ce urmeaza?

Imersarea unei persoane într-o stare de hibernare, hibernare, animație suspendată - spuneți-i cum doriți - este încă departe de realitate. Dar rezultatele cercetării dezvăluie treptat factori moleculari și neuronali care ar putea, teoretic, să ne ofere o stare de îngheț profund.