Anabiosis: τεχνολογία βαθιάς κατάψυξης ανθρώπων

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Την περασμένη εβδομάδα, μια ομάδα ειδικών συγκεντρώθηκε στη Νέα Ορλεάνη για να μελετήσει τη δυνατότητα βύθισης των ανθρώπων σε «συνθετική» αδρανοποίηση, ή τεχνητή αδρανοποίηση. Οι επιστήμονες μαθαίνουν από τη φύση προσπαθώντας να κατανοήσουν τους παράγοντες που οδηγούν σε χειμερία νάρκη και αφύπνιση στα ζώα.

Καμία ταινία για τα διαστρικά ταξίδια δεν είναι ολοκληρωμένη χωρίς βαθύ ύπνο. «Προμηθέας», «Επιβάτες», παντού βλέπουμε πώς οι κεντρικοί χαρακτήρες ξυπνούν σε καμπίνες χειμερίας νάρκη, επανεκκινούν την εύθραυστη φυσιολογία τους από μια μακρά κατάσταση ακίνητου απολιθώματος - συχνά με έκρηξη γαστρικών υγρών, δηλαδή απλώς εμετό. Αυτή η βάναυση διαδικασία φαίνεται να έχει νόημα. Άλλωστε, οι άνθρωποι από τη φύση τους δεν πέφτουν σε χειμερία νάρκη. Όμως μια μικρή ομάδα επιστημόνων προσπαθεί να ξεπεράσει τη φύση και να βάλει τους ανθρώπους σε τεχνητή χειμερία νάρκη. Εάν είναι επιτυχείς, μπορούν να καθυστερήσουν τη γήρανση, να θεραπεύσουν απειλητικές για τη ζωή ασθένειες και να μας μεταφέρουν στον Άρη και όχι μόνο.

Την περασμένη εβδομάδα, μια ομάδα ειδικών συγκεντρώθηκε στη Νέα Ορλεάνη για να μελετήσει τη δυνατότητα βύθισης των ανθρώπων σε «συνθετική» αδρανοποίηση, ή τεχνητή αδρανοποίηση. Οι επιστήμονες μαθαίνουν από τη φύση προσπαθώντας να κατανοήσουν τους παράγοντες που οδηγούν σε χειμερία νάρκη και αφύπνιση στα ζώα.

Το μυστήριο της αδρανοποίησης

Τι θα μπορούσε να είναι καλύτερο για να ξεπεράσετε μεγάλες εκτάσεις ζωής σε συνθήκες απειλητικού κρύου και έλλειψης τροφής από το να βυθιστείτε σε βαθιά απώλεια των αισθήσεων; Το μεγαλύτερο μέρος του ζωικού κόσμου πέφτει σε χειμερία νάρκη: αρκούδες, σκίουροι, σκαντζόχοιροι. Ακόμη και τα ξαδέρφια μας, ο λεμούριος με παχιά ουρά, μειώνουν κατακόρυφα τον μεταβολικό τους ρυθμό όταν μειώνονται τα αποθέματα τροφής.

Τι λέτε για εμάς; Αν και δυστυχώς δεν βρισκόμαστε σε χειμερία νάρκη, ορισμένα «θαύματα» υποδηλώνουν ότι η βαθιά κατάψυξη του μεταβολισμού μπορεί να βοηθήσει στη διατήρηση του κατεστραμμένου σώματός μας για το μέλλον.

Το 1999, η ακτινολόγος Anna Bagenholm έπεσε στον πάγο ενώ έκανε σκι στη Νορβηγία. Μέχρι τη στιγμή που διασώθηκε, ήταν κάτω από τον πάγο για πάνω από 80 λεπτά. Σύμφωνα με όλες τις εκτιμήσεις, κλινικά ήταν νεκρή - χωρίς ανάσα, χωρίς σφυγμό. Η θερμοκρασία του σώματός της έπεσε στους 13,7 βαθμούς Κελσίου χωρίς προηγούμενο.

Ωστόσο, όταν οι γιατροί της ζέσταναν σταδιακά το αίμα, το σώμα της σιγά σιγά επουλώθηκε. Την επόμενη μέρα, η καρδιά επανεκκινήθηκε. Δώδεκα μέρες αργότερα, άνοιξε τα μάτια της. Τελικά έκανε πλήρη ανάρρωση.

Η περίπτωση του Bagenholm είναι μόνο μια ένδειξη ότι οι άνθρωποι έχουν την ικανότητα να αναρρώνουν από σοβαρά καταθλιπτικές μεταβολικές καταστάσεις. Για χρόνια, οι γιατροί χρησιμοποιούν τη θεραπευτική υποθερμία, μειώνοντας τη θερμοκρασία του σώματος κατά αρκετούς βαθμούς σε αρκετές ημέρες, για να βοηθήσουν τους ασθενείς να αντιμετωπίσουν τον εγκεφαλικό τραυματισμό ή την καθυστερημένη επιληψία.

Η γρήγορη ψύξη βοηθά στη διατήρηση των ιστών που έχουν αποκοπεί από την παροχή αίματος, επομένως απαιτούν λιγότερο οξυγόνο για να λειτουργήσουν. Στην Κίνα, τα πειράματα κράτησαν τους ανθρώπους παγωμένους για έως και δύο εβδομάδες.

Η υπόσχεση για θεραπευτική υποθερμία είναι τόσο μεγάλη που το 2014 η NASA συνεργάστηκε με την SpaceWorks που εδρεύει στην Ατλάντα και παρείχε προχρηματοδότηση για ένα διαστημικό ταξίδι χειμερίας νάρκης για μια αποστολή στον Άρη.

Αν και μια πτήση στο διάστημα διαρκεί μόνο μερικούς μήνες, η τοποθέτηση των αστροναυτών σε ανενεργή κατάσταση μπορεί να μειώσει σημαντικά την ποσότητα της τροφής που απαιτείται και το μέγεθος του οικοτόπου. Ο ύπνος μπορεί επίσης να αποτρέψει σοβαρές παρενέργειες από τη χαμηλή βαρύτητα, όπως αλλαγές στη ροή του εγκεφαλονωτιαίου υγρού, που μπορεί να επηρεάσουν αρνητικά την όραση. Η άμεση μυϊκή διέγερση, χάρη στο λίκνο αδρανοποίησης, μπορεί να αποτρέψει την απώλεια μυών σε συνθήκες μηδενικής βαρύτητας και μια βαθιά κατάσταση απώλειας συνείδησης μπορεί ενδεχομένως να ελαχιστοποιήσει ψυχολογικά προβλήματα όπως η πλήξη και η μοναξιά.

Το έργο έχει εισέλθει στο δεύτερο στάδιο χρηματοδότησης, αλλά παραμένουν πολλά ερωτηματικά για αυτό. Ένα από αυτά συνδέεται με το γεγονός ότι η παρατεταμένη υποθερμία έχει τρομερή επίδραση στην υγεία: μπορεί να εμφανιστούν θρόμβοι αίματος, αιμορραγία, μόλυνση, ηπατική ανεπάρκεια. Σε ένα διαστημόπλοιο χωρίς εξελιγμένες ιατρικές συσκευές, αυτές οι επιπλοκές μπορεί να είναι θανατηφόρες.

Ένα άλλο πρόβλημα είναι ότι δεν καταλαβαίνουμε πλήρως τι συμβαίνει στο ζώο όταν μπαίνει σε χειμερία νάρκη. Αυτό προσπαθούσε να λύσει η διάσκεψη της Νέας Ορλεάνης.

Βιολογική έμπνευση

Η Δρ Hannah Carey από το Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν πιστεύει ότι η δυνατότητα βύθισης σε χειμερία νάρκη πρέπει να αναζητηθεί όχι στην ιατρική, αλλά στη φύση.

Ο Carey μελετά τις συνήθειες χειμερίας νάρκη του χερσαίου σκίουρου, ενός μικρού παμφάγου τρωκτικού που περιφέρεται στα λιβάδια της Βόρειας Αμερικής. Από τα τέλη Σεπτεμβρίου έως τον Μάιο, ο επίγειος σκίουρος πέφτει σε χειμερία νάρκη σε υπόγεια λαγούμια, επιζώντας από σκληρούς χειμώνες.

Μια από τις περίεργες παρατηρήσεις του Carey είναι ότι οι χαμηλοί μεταβολικοί ρυθμοί δεν διαρκούν όλο το χειμώνα. Τα ζώα που κοιμούνται περιοδικά βγαίνουν από την ταραχή τους για μισή μέρα, αυξάνοντας τη θερμοκρασία του σώματός τους σε φυσιολογικά επίπεδα. Ωστόσο, τα ζώα εξακολουθούν να μην τρώνε ούτε πίνουν κατά τη διάρκεια αυτών των περιόδων.

Οι νευροεπιστήμονες προσπαθούν εδώ και καιρό να συντάξουν μια ολοκληρωμένη λίστα με τα οφέλη του ύπνου. Για παράδειγμα, η έρευνα δείχνει ότι ο ύπνος βοηθά τον εγκέφαλο να καθαρίσει τα τοξικά απόβλητα από το λεμφικό σύστημα και επιτρέπει στις συνάψεις του εγκεφάλου να «επανεκκινήσουν». Εάν η χειμερία νάρκη από μόνη της οδηγεί σε μια κατάσταση στέρησης ύπνου, μπορεί ο περιοδικός ύπνος να βοηθήσει σε αυτό;

Δεν ξέρουμε ακόμα. Όμως ο Carey πιστεύει ότι τα αποτελέσματα των μελετών σε ζώα δείχνουν ότι στην αναζήτηση της ανθρώπινης χειμερίας νάρκης, η μελέτη της βιολογίας των φυσικών χειμερινών ειδών θα αποφέρει περισσότερα αποτελέσματα από την εφαρμογή ιατρικών πρακτικών που βασίζονται στην υποθερμία, δηλαδή στην υποθερμία.

Τεχνητή βύθιση στον ύπνο

Ενώ ο Carey και ο Vyazovsky εξερευνούν πώς η χειμερία νάρκη βοηθά τα ζώα να παραμείνουν υγιή, ο Δρ. Matteo Serri από το Πανεπιστήμιο της Μπολόνια στην Ιταλία ακολούθησε έναν ελαφρώς διαφορετικό δρόμο: πώς να προκαλέσετε τεχνητά μούδιασμα σε ζώα που δεν πέφτουν σε χειμερία νάρκη;

Η απάντηση μπορεί να βρίσκεται σε μια μικρή ομάδα νευρώνων στην περιοχή του εγκεφάλου raphe pallidus. Δεδομένου ότι ο μεταβολισμός επιβραδύνεται δραματικά κατά τη διάρκεια της χειμερίας νάρκης, οι ορμονικοί και εγκεφαλικοί μηχανισμοί είναι πιθανό να ενεργοποιήσουν αυτή τη διαδικασία.

Το 2013, η ομάδα επιστημόνων του ήταν από τους πρώτους που έθεσαν αρουραίους σε χειμερία νάρκη. Συνήθως αυτά τα ζώα δεν κοιμούνται το χειμώνα. Τους εγχύθηκε μια χημική ουσία στο raphe pallidus για την αναστολή της νευρωνικής δραστηριότητας. Αυτοί οι νευρώνες συνήθως εμπλέκονται στη «θερμορυθμιστική προστασία από το κρύο», λέει ο Serry, πράγμα που σημαίνει ότι πυροδοτούν βιολογικές αποκρίσεις που εξουδετερώνουν τη μείωση της θερμοκρασίας του σώματος.

Στη συνέχεια, οι αρουραίοι τοποθετήθηκαν σε ένα σκοτεινό, κρύο δωμάτιο και τράφηκαν με δίαιτα πλούσια σε λίπος, η οποία είναι γνωστό ότι μειώνει τον μεταβολικό ρυθμό.

Η απενεργοποίηση των προστατευτικών νευρώνων για έξι ώρες οδήγησε σε απότομη πτώση της θερμοκρασίας στον εγκέφαλο των αρουραίων. Οι καρδιακοί παλμοί και η αρτηριακή τους πίεση επίσης επιβραδύνθηκαν και έπεσαν. Τελικά, το σχέδιο των εγκεφαλικών κυμάτων άρχισε να μοιάζει με το σχέδιο των κυμάτων των ζώων σε κατάσταση φυσικής αδρανοποίησης.

Το πιο ενδιαφέρον ήταν ότι όταν οι επιστήμονες σταμάτησαν τη «θεραπεία», οι αρουραίοι ανάρρωσαν - την επόμενη κιόλας μέρα δεν έδειξαν σημάδια ανώμαλης συμπεριφοράς.

Προηγούμενες προσπάθειες πρόκλησης ταραχής σε ζώα που δεν πέφτουν σε χειμερία νάρκη απέτυχαν, αλλά αυτή η μελέτη έδειξε ότι η αναστολή των νευρώνων στο raphe pallidus είναι απαραίτητη για την πρόκληση μιας κατάστασης που μοιάζει με ταραχή.

Εάν αυτά τα αποτελέσματα επιβεβαιωθούν από το παράδειγμα των μεγαλύτερων θηλαστικών, θα έχει νόημα να προχωρήσουμε στη χειμερία νάρκη στους ανθρώπους. Ο Serri και άλλοι εργάζονται για να αναλύσουν περαιτέρω τον έλεγχο του εγκεφάλου στο μούδιασμα και πώς να το χακάρουν για να θέσουν τον εγκέφαλο σε χειμερία νάρκη.

Τι έπεται?

Η βύθιση ενός ατόμου σε κατάσταση αδρανοποίησης, αδρανοποίησης, αναστολής κινουμένων σχεδίων - πείτε το όπως θέλετε - απέχει ακόμα πολύ από την πραγματικότητα. Όμως τα ερευνητικά αποτελέσματα αποκαλύπτουν σταδιακά μοριακούς και νευρωνικούς παράγοντες που θα μπορούσαν, θεωρητικά, να μας προσφέρουν μια κατάσταση βαθιάς κατάψυξης.