Anabioosi: ihmisten syväjäädytystekniikka

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Viime viikolla asiantuntijaryhmä kokoontui New Orleansiin tutkimaan mahdollisuutta upottaa ihmiset "synteettiseen" horrostilaan tai keinotekoiseen lepotilaan. Tiedemiehet oppivat luonnosta yrittämällä ymmärtää tekijöitä, jotka johtavat eläinten lepotilaan ja heräämiseen.

Mikään tähtienvälisestä matkasta kertova elokuva ei ole täydellinen ilman syvää unta. "Prometheus", "Passengers", kaikkialla näemme kuinka päähenkilöt heräävät horrosmökeissä, käynnistävät hauraan fysiologiansa uudelleen pitkästä liikkumattomasta fossiilista - usein mahanesteiden purkautuessa, eli yksinkertaisesti oksentaen. Tämä julma prosessi näyttää järkevältä. Loppujen lopuksi ihmiset eivät luontaisesti nuku talviunta. Mutta pieni ryhmä tutkijoita yrittää voittaa luonnon ja saattaa ihmiset keinotekoiseen lepotilaan. Jos ne onnistuvat, ne voivat viivyttää ikääntymistä, parantaa hengenvaarallisia sairauksia ja viedä meidät Marsiin ja sen ulkopuolelle.

Viime viikolla asiantuntijaryhmä kokoontui New Orleansiin tutkimaan mahdollisuutta upottaa ihmiset "synteettiseen" horrostilaan tai keinotekoiseen lepotilaan. Tiedemiehet oppivat luonnosta yrittämällä ymmärtää tekijöitä, jotka johtavat eläinten lepotilaan ja heräämiseen.

Lepotilan mysteeri

Mikä voisi olla parempaa selviytyäksesi pitkistä elämänjaksoista uhkaavan kylmyyden ja ruuan puutteen olosuhteissa kuin syöksyä syvään tajuttomuuteen? Suurin osa eläinmaailmasta menee lepotilaan: karhut, oravat, siilit. Jopa kädellisten serkkumme, rasvahäntälemur, aineenvaihdunta hidastuu, kun ruokavarat hupenevat.

Entä me? Vaikka emme valitettavasti ole lepotilassa, jotkin "ihmeet" viittaavat siihen, että aineenvaihduntainen syväjäädytys voi auttaa säilyttämään vahingoittuneen kehomme tulevaisuutta varten.

Vuonna 1999 radiologi Anna Bagenholm putosi jään läpi hiihtäessään Norjassa. Kun hänet pelastettiin, hän oli ollut jään alla yli 80 minuuttia. Kaiken kaikkiaan hän oli kliinisesti kuollut - ei hengitystä, ei pulssia. Hänen ruumiinsa lämpötila putosi ennennäkemättömään 13,7 celsiusasteeseen.

Kuitenkin, kun lääkärit vähitellen lämmittivät hänen vertansa, hänen ruumiinsa parani hitaasti. Seuraavana päivänä sydän käynnistettiin uudelleen. Kaksitoista päivää myöhemmin hän avasi silmänsä. Hän toipui lopulta täysin.

Bagenholmin tapaus on vain yksi vihje siitä, että ihmisillä on kyky toipua vakavasti masentuneista aineenvaihduntatiloista. Lääkärit ovat vuosien ajan käyttäneet terapeuttista hypotermiaa, joka alentaa ruumiinlämpöä useilla asteilla useiden päivien aikana auttaakseen potilaita selviytymään aivovauriosta tai viivästyneestä epilepsiasta.

Nopea jäähdytys auttaa säilyttämään kudoksia, jotka ovat katkenneet verenkierrosta, joten ne tarvitsevat vähemmän happea toimiakseen. Kiinassa kokeet ovat pitäneet ihmiset pakkasessa jopa kaksi viikkoa.

Lupaus terapeuttisesta hypotermiasta on niin suuri, että vuonna 2014 NASA teki yhteistyötä Atlantassa sijaitsevan SpaceWorksin kanssa ja tarjosi ennakkorahoituksen avaruusmatkailun horroskoneelle Mars-lentomatkaa varten.

Vaikka lento avaruuteen kestää vain muutaman kuukauden, astronautien asettaminen passiiviseen tilaan voi vähentää merkittävästi tarvittavan ruoan määrää ja elinympäristön kokoa. Nukahtaminen voi myös estää vakavia haittavaikutuksia alhaisesta painovoimasta, kuten muutoksia aivo-selkäydinnesteen virtauksessa, jotka voivat vaikuttaa negatiivisesti näkökykyyn. Suora lihasstimulaatio, lepotilan kehdon ansiosta, voi estää lihasten menetystä nollapainovoimaisissa olosuhteissa, ja syvä tajuttomuus voi mahdollisesti minimoida psyykkisiä ongelmia, kuten tylsyyttä ja yksinäisyyttä.

Hanke on siirtynyt rahoituksen toiseen vaiheeseen, mutta siinä on vielä monia kysymyksiä. Yksi niistä liittyy siihen, että pitkittyneellä hypotermialla on kauhea vaikutus terveyteen: voi ilmaantua verihyytymiä, verenvuotoa, infektioita, maksan vajaatoimintaa. Avaruusaluksella ilman kehittyneitä lääkinnällisiä laitteita nämä komplikaatiot voivat olla kohtalokkaita.

Toinen ongelma on, että emme täysin ymmärrä, mitä eläimelle tapahtuu, kun se menee lepotilaan. Tätä New Orleansin konferenssi yritti ratkaista.

Biologinen inspiraatio

Tohtori Hannah Carey Wisconsinin yliopistosta uskoo, että mahdollisuutta uppoutua lepotilaan ei pitäisi etsiä lääketieteestä, vaan luonnosta.

Carey tutkii maa-oravan, pienen kaikkiruokaisen jyrsijän, joka vaeltelee Pohjois-Amerikan preerialla, talviunetottumuksia. Syyskuun lopusta toukokuuhun maa-orava lepää maanalaisissa koloissa ja selviytyy ankarista talvista.

Yksi Careyn utelias havainnoista on, että alhainen aineenvaihdunta ei kestä koko talvea. Ajoittain nukkuvat eläimet selviävät kivuistaan puoleksi vuorokaudeksi ja nostavat ruumiinlämpönsä normaalille tasolle. Eläimet eivät kuitenkaan syö tai juo näinä aikoina.

Neurotieteilijät ovat pitkään pyrkineet laatimaan kattavan luettelon unen eduista. Esimerkiksi tutkimukset osoittavat, että uni auttaa aivoja poistamaan myrkylliset jätteet imusolmukkeesta ja mahdollistaa aivojen synapsien "uudelleenkäynnistyksen". Jos lepotila itsessään johtaa univajeeseen, voiko säännöllinen uni auttaa tähän?

Emme tiedä vielä. Mutta Carey uskoo, että eläintutkimusten tulokset osoittavat, että ihmisen lepotilan etsimisessä luonnollisten lepotilaiden biologian tutkiminen tuottaa enemmän tuloksia kuin hypotermiaan, eli hypotermiaan, perustuvien lääketieteellisten käytäntöjen soveltaminen.

Keinotekoinen uppoutuminen uneen

Samalla kun Carey ja Vyazovsky tutkivat, kuinka lepotila auttaa eläimiä pysymään terveinä, tohtori Matteo Serri Bolognan yliopistosta Italiasta valitsi hieman toisenlaisen polun: kuinka saada keinotekoisesti aikaan tunnottomuus eläimissä, jotka eivät nukahda talveen?

Vastaus voi löytyä pienestä neuroniryhmästä raphe pallidus -aivojen alueella. Koska aineenvaihdunta hidastuu dramaattisesti lepotilan aikana, hormonaaliset ja aivomekanismit todennäköisesti laukaisevat tämän prosessin.

Vuonna 2013 hänen tutkijaryhmänsä oli yksi ensimmäisistä, jotka laittoivat rotat lepotilaan. Yleensä nämä eläimet eivät nuku talvella. Heille injektoitiin kemikaalia raphe pallidus -bakteeriin hermosolujen toiminnan estämiseksi. Nämä neuronit ovat yleensä mukana "lämmön säätelyssä kylmältä", Serry sanoo, mikä tarkoittaa, että ne laukaisevat biologisia vasteita, jotka estävät kehon lämpötilan laskun.

Rotat sijoitettiin sitten pimeään, kylmään huoneeseen ja niille annettiin runsaasti rasvaa sisältävää ruokavaliota, jonka tiedetään hidastavan aineenvaihduntaa.

Suojaavien hermosolujen sammuttaminen kuudeksi tunniksi johti jyrkäseen lämpötilan laskuun rottien aivoissa. Myös heidän sydämensä ja verenpaineensa hidastuivat ja laskivat. Lopulta aivoaaltojen kuvio alkoi muistuttaa luonnollisessa horrostilassa olevien eläinten aaltojen kuviota.

Mielenkiintoisin asia oli, että kun tutkijat lopettivat "hoidon", rotat toipuivat - heti seuraavana päivänä niissä ei näkynyt merkkejä epänormaalista käyttäytymisestä.

Aiemmat yritykset saada aikaan vääntymistä eläimissä, jotka eivät nukahtaneet talviunta, ovat epäonnistuneet, mutta tämä tutkimus osoitti, että raphe palliduksen hermosolujen estäminen on välttämätöntä torpor-kaltaisen tilan aiheuttamiseksi.

Jos nämä tulokset vahvistetaan esimerkkinä suuremmista nisäkkäistä, on järkevää siirtyä ihmisten horrostilaan. Serri ja muut työskentelevät analysoidakseen edelleen aivojen tunnottomuuden hallintaa ja sitä, kuinka se hakkeroidaan saadakseen aivot lepotilaan.

Mitä seuraavaksi?

Ihmisen upottaminen horrostilaan, lepotilaan, keskeytettyyn animaatioon - kutsukaa sitä miksi haluat - on vielä kaukana todellisuudesta. Mutta tutkimustulokset paljastavat vähitellen molekyyli- ja neuronaalisia tekijöitä, jotka voisivat teoriassa tarjota meille syvän jäätymistilan.