Egy csillagközi utazásról szóló film sem lesz teljes mély álom nélkül. A "Prometheus", az "utasok" mindenütt látják, hogy a főszereplők miként ébrednek a hibernációs kabinokban, újraindítják törékeny fiziológiájukat egy hosszú, mozdulatlan fosszilis állapotból - gyakran a gyomornedvek kitörésével, azaz egyszerűen csak a hányással. Úgy tűnik, hogy ennek a brutális folyamatnak van értelme. Végül is az emberek természetesen nem hibernálnak. De a tudósok egy kis csoportja megpróbálja leküzdeni a természetet, és egy ember mesterséges hibernációba kerül. Sikeres sikereik esetén késleltethetik az öregedést, gyógyíthatják az életveszélyes betegségeket és elviszhetnek minket Marsra és azon túl.
A múlt héten szakértői csoport gyűlt össze New Orleansban, hogy megvizsgálja annak lehetőségét, hogy az embereket be lehet meríteni „szintetikus” hibernációba vagy mesterséges hibernációba. A tudósok a természetből tanulnak, megpróbálják megérteni azokat a tényezőket, amelyek az állatok hibernációjához és ébredéséhez vezetnek.
A hibernáció rejtélye
Mi lehet jobb, ha leküzdjük a hosszú életfolyamatokat küszöbön álló hideg és élelemhiány esetén, mint a mély tudattalanságba merülve? Az állatvilág nagy része hibernációba megy: medvék, mókusok, sündisznók. Még a prímás unokatestvéreink, a zsírfarkú maki is zuhan metabolizmusának, amikor az élelmiszer-ellátás csökken.
Mi van velünk? Noha sajnos nem hibernálunk, néhány "csodák" azt sugallják, hogy a metabolikus mélyfagyasztás hozzájárulhat a sérült testünk megőrzéséhez a jövőben.
1999-ben Anna Bagenholm radiológus átesett a jégen norvégiai síelés közben. Mire megmentették, több mint 80 percig volt a jég alatt. Mindent összevetve, klinikailag halott volt - nincs lélegzete, pulzusa. Testhőmérséklete példátlanul 13,7 Celsius-fokra esett vissza.
Amikor az orvosok fokozatosan hevítették a vérét, a teste lassan meggyógyult. Másnap a szív újraindult. Tizenkét nappal később kinyitotta a szemét. Végül teljesen felépült.
Promóciós videó:
Bagenholm esete csak egy jel, hogy az emberek képesek felépülni a súlyosan depressziós anyagcsere állapotokból. Az orvosok évek óta használnak terápiás hipotermiát, több nap alatt több fokkal csökkentve a testhőmérsékletet, hogy segítsék a betegeket megbirkózni az agyi sérüléssel vagy a késleltetett epilepsziával.
A gyors hűtés segít megőrizni a vérellátásból levágott szöveteket, így működésükhöz kevesebb oxigénre van szükségük. Kínában a kísérletek két hétig fagyasztva tartották az embereket.
A terápiás hipotermia ígérete olyan nagy, hogy 2014-ben a NASA együttműködött az atlanta székhelyű SpaceWorks-szal, és előfinanszírozást nyújtott egy űrutazási hibernátor számára a Marsra irányuló küldetéshez.
Bár az űrutazás csak néhány hónapig tart, az űrhajósok inaktív állapotba helyezése drasztikusan csökkentheti a szükséges ételmennyiséget és az élőhely méretét. Az elalvás megakadályozhatja az alacsony gravitáció súlyos mellékhatásait is, például a cerebrospinális folyadék áramlásának változásait, amelyek negatívan befolyásolhatják a látást. A közvetlen izomstimuláció - a hibernációs bölcső hozzájárulásával - megakadályozhatja az izomvesztést nulla gravitációs körülmények között, és az öntudat mély állapota potenciálisan minimalizálhatja az olyan pszichológiai problémákat, mint az unalom és a magány.
A projekt a finanszírozás második szakaszába lépett, de sok kérdés továbbra is fennáll. Az egyik azzal kapcsolatos, hogy a hosszan tartó hipotermia szörnyű hatást gyakorol az egészségre: vérrögök, vérzés, fertőzés, májelégtelenség jelentkezhet. Kifinomult orvostechnikai eszközök nélküli űrhajókon ezek a komplikációk halálosak lehetnek.
Egy másik probléma az, hogy nem értjük teljesen, mi történik egy állattal hibernáláskor. Ezt próbálta megoldani a New Orleans-i konferencia.
Biológiai inspiráció
Dr. Hannah Carey a Wisconsini Egyetemen úgy véli, hogy az emberek hibernációjának lehetőségét nem az orvostudományban, hanem a természetben kell keresni.
Carey tanulmányozza a mókus hibernációs szokásait. Ez egy kicsi mindenevő rágcsáló, amely az észak-amerikai prérijein jár. Szeptember végétől májusig a földi mókus a földalatti urkokban hibernál, túlélve a szélsőséges teleket.
Carey egyik furcsa megfigyelése az, hogy az alacsony anyagcsere-sebesség nem teljes egész télen. Időszakos alvás alatt álló állatok fél napig kijönnek az érzésükből, és a testhőmérsékletet normál szintre emelik. Az állatok azonban ezekben az időszakokban még mindig nem esznek és nem isznak.
A neurológusok régóta igyekeztek átfogó listát összeállítani az alvás előnyeiről. Például, a kutatások azt mutatják, hogy az alvás segít az agynak a toxikus hulladéktermékek tisztításában a nyirokrendszerben, és lehetővé teszi az agyi szinapszisok „újraindulását”. Ha a hibernáció önmagában alváshiányhoz vezet, segíthet-e az időszakos elaludás?
Még nem tudjuk. Carey azonban úgy véli, hogy az állatkísérletek eredményei azt mutatják, hogy az emberi hibernáció keresésekor a természetes hibernátorok biológiájának tanulmányozása több eredményt hoz, mint a hipotermia, azaz hipotermia alapú orvosi gyakorlatok alkalmazása.
Mesterséges alvás
Miközben Carey és Vyazovsky azt vizsgálják, hogyan segítik a hibernáció az állatok egészséges maradását, Dr. Matteo Serri az olaszországi Bologna Egyetemen kissé más utat választott: hogyan lehet mesterségesen indukálni a zsibbadást olyan állatokban, amelyek nem hibernálnak?
A válasz a raphe pallidus agy régiójában található neuronok kis csoportjában rejlik. Mivel a hibernáció során az anyagcsere drámai módon lelassul, a hormonális és az agyi mechanizmusok valószínűleg kiváltják ezt a folyamatot.
Tudóscsapata 2013-ban volt az elsők között, akik a patkányokat hibernálták. Ezek az állatok általában nem alszanak télen. Egy vegyi anyaggal injektálták őket a raphe pallidusba, hogy gátolják az idegsejtek aktivitását. Ezek az idegsejtek általában részt vesznek a "hideggel szembeni hőszabályozásban", mondja Serry, vagyis biológiai válaszokat vált ki, amelyek ellensúlyozzák a testhőmérséklet csökkenését.
A patkányokat ezután sötét, hideg helyiségbe helyezték, és magas zsírtartalmú táplálékot etettek, amelyről ismert, hogy csökkenti az anyagcserét.
A védelmi idegsejtek hat órán át történő kikapcsolása a patkányok agyában a hőmérséklet hirtelen csökkenéséhez vezetett. Szívfrekvencia és vérnyomás szintén lelassult és csökkent. Végül az agyhullámok mintája a természetes hibernáció állapotában lévő állatok mintájához hasonlított.
A legérdekesebb dolog az volt, hogy amikor a tudósok abbahagyták a "kezelést", a patkányok felépültek - már másnap nem mutattak rendellenes viselkedés jeleit.
A hibernált állatok torpor indukálására irányuló korábbi kísérletek kudarcot valltak, de ez a tanulmány kimutatta, hogy a raphe pallidus idegsejtjeinek gátlása elengedhetetlen a torporszerű állapot kiváltásához.
Ha ezeket az eredményeket nagyobb emlősök példája erősíti meg, akkor értelmes az ember hibernációjára való továbblépés. Serri és mások azon dolgoznak, hogy tovább elemezzék az agy ellenőrzését a zsibbadás felett, és hogyan kell azt felcsapni, hogy az agy hibernációba kerüljön.
Mi a következő lépés?
Egy személy elmerülése hibernált állapotban, hibernációban, felfüggesztett animációban - nevezze, amit akar -, még mindig messze van a valóságtól. A kutatási eredmények azonban fokozatosan feltárják azokat a molekuláris és neuronális tényezőket, amelyek elméletileg mélyfagyasztási állapotot biztosíthatnak nekünk.
Ilya Khel