Žádný film o mezihvězdném cestování není úplný bez hlubokého spánku. „Prometheus“, „Cestující“, všude, kde vidíme, jak se hlavní postavy probouzejí v hibernačních kabinách, restartují jejich křehkou fyziologii z dlouhého stavu imobilního fosílie - často s erupcí žaludečních tekutin, tj. Jednoduše zvracením. Zdá se, že tento brutální proces dává smysl. Koneckonců, lidé se přirozeně nespí. Malá skupina vědců se však snaží překonat přírodu a uvést člověka do umělého spánku. Pokud budou úspěšní, mohou oddálit stárnutí, léčit život ohrožující nemoci a odvézt na Mars a dále.
Minulý týden se v New Orleans shromáždila skupina odborníků, aby studovali možnost ponoření lidí do „syntetického“hibernace nebo umělého hibernace. Vědci se učí od přírody a snaží se pochopit faktory, které vedou ke hibernaci a probuzení u zvířat.
Tajemství hibernace
Co by mohlo být lepší pro překonání dlouhých úseků života v podmínkách bezprostředního nachlazení a nedostatku jídla, než vrhnout se do hlubokého bezvědomí? Většina zvířecího světa přechází do režimu spánku: medvědi, veverky, ježci. Dokonce i naši bratranci primátů, lemur s tukem, klesají, když zásoby potravin klesají, jejich metabolismus.
A co nás? I když bohužel nemůžeme hibernace, některé „zázraky“naznačují, že metabolické hluboké mražení může pomoci uchovat naše poškozená těla pro budoucnost.
V roce 1999 propadla radiologička Anna Bagenholm ledem při lyžování v Norsku. Než byla zachráněna, byla pod ledem déle než 80 minut. Podle všech účtů byla klinicky mrtvá - žádný dech, žádný puls. Její tělesná teplota klesla na nebývalých 13,7 stupňů Celsia.
Když však lékaři postupně zahřívali její krev, její tělo se pomalu uzdravovalo. Následující den bylo srdce restartováno. O dvanáct dní později otevřela oči. Nakonec se úplně vzpamatovala.
Propagační video:
Bagenholmův případ je jen jedním vodítkem, že lidé mají schopnost se zotavit z těžce depresivních metabolických stavů. Lékaři už léta používají terapeutickou podchlazení, snižující tělesnou teplotu o několik stupňů během několika dnů, aby pomohli pacientům vyrovnat se s poraněním mozku nebo se zpožděnou epilepsií.
Rychlé ochlazování pomáhá chránit tkáně, které byly odříznuty od přívodu krve, takže k fungování vyžadují méně kyslíku. V Číně experimenty udržovaly lidi zmrzlé až dva týdny.
Příslib terapeutické podchlazení je tak velký, že v roce 2014 NASA spolupracovala s kosmickými agenturami SpaceWorks se sídlem v Atlantě a poskytla předfinancování hibernatoru pro kosmické cestování na misi na Mars.
Přestože kosmické cestování trvá jen několik měsíců, uvedení astronautů do neaktivního stavu může výrazně snížit množství potřebného jídla a velikost stanoviště. Spánek může také zabránit vážným vedlejším účinkům způsobeným nízkou gravitací, jako jsou změny v toku mozkomíšního moku, které mohou negativně ovlivnit vidění. Přímá stimulace svalů, se svolením hibernační kolébky, může zabránit ztrátě svalů v podmínkách nulové gravitace a hluboký stav bezvědomí může potenciálně minimalizovat psychologické problémy, jako je nuda a osamělost.
Projekt vstoupil do druhé fáze financování, ale zůstává mnoho otázek. Jeden z nich je spojen se skutečností, že prodloužená podchlazení má příznivý vliv na zdraví: mohou se objevit krevní sraženiny, krvácení, infekce, selhání jater. Na kosmické lodi bez sofistikovaných zdravotnických prostředků mohou být tyto komplikace fatální.
Dalším problémem je to, že úplně nerozumíme tomu, co se zvířeti stane, když přejde do režimu spánku. Právě to se snažila vyřešit konference v New Orleans.
Biologická inspirace
Dr. Hannah Carey z University of Wisconsin věří, že možnost hibernace lidí by neměla být hledána v medicíně, ale v přírodě.
Carey studuje hibernační zvyky veverky obecné, malého všemocného hlodavce, který se potuluje po severoamerických prériích. Od konce září do května se veverka přezimuje v podzemních nory a přežívá těžké zimy.
Jedním z podivných pozorování, které provedla Carey, je to, že nízké metabolické rychlosti netrvají celou zimu. Pravidelně spící zvířata vycházejí z trupu na půl dne a zvyšují tělesnou teplotu na normální úroveň. Během těchto období však zvířata nejí ani nepijí.
Neurovědci se již dlouho snaží sestavit obsáhlý seznam výhod spánku. Výzkum například ukazuje, že spánek pomáhá mozku čistit toxické odpadní produkty v lymfatickém systému a umožňuje mozkovým synapsím „restartovat“. Pokud hibernace sama o sobě vede ke stavu deprivace spánku, může s tím periodické usínání pomoci?
Zatím to nevíme. Ale Carey věří, že výsledky studií na zvířatech ukazují, že při hledání lidské hibernace přinese studium biologie přírodních hibernací více výsledků než použití lékařských postupů založených na podchlazení, tj. Podchlazení.
Umělý spánek
Zatímco Carey a Vyazovsky zkoumají, jak hibernace pomáhá zvířatům zůstat zdravá, dr. Matteo Serri z University of Bologna v Itálii se vydala poněkud odlišnou cestou: jak umělým způsobem vyvolat necitlivost u zvířat, která neregistrují?
Odpověď může spočívat v malé skupině neuronů v mozkové oblasti raphe pallidus. Protože metabolismus dramaticky zpomaluje během hibernace, je pravděpodobné, že tento proces spustí hormonální a mozkové mechanismy.
V roce 2013 byl jeho tým vědců jedním z prvních, který uvedl krysy do režimu spánku. Tato zvířata obvykle v zimě nespí. Do raphe pallidus jim byla injikována chemická látka, aby se inhibovala neuronální aktivita. Tyto neurony se obvykle podílejí na „termoregulační ochraně před chladem,“říká Serry, což znamená, že vyvolávají biologické reakce, které působí proti poklesu tělesné teploty.
Krysy pak byly umístěny do temné, chladné místnosti a krmeny dietou s vysokým obsahem tuku, o které je známo, že snižuje rychlost metabolismu.
Vypnutí obranných neuronů na šest hodin vedlo k prudkému poklesu teploty v mozcích potkanů. Jejich srdeční frekvence a krevní tlak také zpomalily a poklesly. Nakonec se vzorec mozkových vln začal podobat vzoru zvířat ve stavu přirozené hibernace.
Nejzajímavější bylo, že když vědci zastavili „léčbu“, krysy se zotavily - hned následujícího dne nevykazovaly žádné známky abnormálního chování.
Předchozí pokusy o indukci torporu u zvířat, která neuspokojily, selhaly, ale tato studie ukázala, že inhibice neuronů v raphe pallidus je nezbytná pro navození torporovitého stavu.
Pokud budou tyto výsledky potvrzeny na příkladu větších savců, bude rozumné přejít na hibernaci u lidí. Serri a další pracují na další analýze mozkové kontroly nad znecitlivěním a na tom, jak ji zaseknout, aby se mozek dostal do režimu spánku.
Co bude dál?
Ponoření člověka do stavu hibernace, hibernace, pozastavené animace - říkejte tomu, co chcete - je stále daleko od reality. Výsledky výzkumu však postupně odhalují molekulární a neuronální faktory, které by nám teoreticky mohly poskytnout stav hlubokého zmrazení.
Ilya Khel