Noben film o medzvezdnem potovanju ni popoln brez globokega spanca. "Prometej", "Potniki", povsod vidimo, kako se glavni junaki prebudijo v hibernacijskih kabinah, znova sprožijo svojo krhko fiziologijo iz dolgega stanja nepremičnega fosila - pogosto z izlivom želodčne tekočine, torej preprosto z bruhanjem. Ta brutalni postopek se zdi smiseln. Navsezadnje človek naravno ne prezimi. Toda majhna skupina znanstvenikov poskuša premagati naravo in človeka spraviti v umetno mirovanje. Če bodo uspešni, lahko odložijo staranje, ozdravijo smrtno nevarne bolezni in nas odpeljejo na Mars in naprej.
Prejšnji teden se je v New Orleansu zbrala skupina strokovnjakov, ki so preučevali možnost potopitve ljudi v "sintetično" prezimovanje ali umetno prezimovanje. Znanstveniki se učijo od narave, poskušajo razumeti dejavnike, ki vodijo v mirovanje in ponovno prebujanje živali.
Skrivnost hibernacije
Kaj bi lahko bilo boljše za premagovanje dolgih življenjskih dob v razmerah bližajočega se mraza in pomanjkanja hrane kot papljanje v globoko nezavest? Večina živalskega sveta preide v mirovanje: medvedi, veverice, ježi. Tudi sestrični primati, lemur z repom, so hitro presnavljali, ko se zaloge hrane zmanjšujejo.
Kaj pa nas? Medtem ko na žalost ne prezimovamo, nekateri "čudeži" nakazujejo, da lahko metabolično globoko zmrzovanje pomaga pri ohranjanju naših poškodovanih teles za prihodnost.
Leta 1999 je radiologinja Anna Bagenholm padla skozi led med smučanjem na Norveškem. Do reševanja je bila že več kot 80 minut pod ledom. Po vsej verjetnosti je bila klinično mrtva - brez sape, brez pulza. Njena telesna temperatura se je spustila na neverjetnih 13,7 stopinj Celzija.
Ko pa so ji zdravniki postopoma segrevali kri, se je njeno telo počasi zacelilo. Naslednji dan se je srce spet zagnalo. Dvanajst dni kasneje je odprla oči. Sčasoma si je popolnoma opomogla.
Promocijski video:
Primer Bagenholma je le en namig, da se ljudje lahko opomorejo od močno depresivnih presnovnih stanj. Že leta zdravniki uporabljajo terapevtsko hipotermijo, ki znižuje telesno temperaturo za več stopinj v več dneh, da bi pomagali bolnikom pri soočanju z možgansko poškodbo ali zapoznelo epilepsijo.
Hitro hlajenje pomaga ohraniti tkiva, ki so bila prekinjena iz oskrbe s krvjo, zato za delovanje potrebujejo manj kisika. Na Kitajskem so poskusi ljudi zamrznili do dva tedna.
Obljub o terapevtski hipotermiji je tako velika, da je NASA leta 2014 sodelovala s sedežem SpaceWorksa s sedežem v Atlanti in zagotovila predhodno financiranje hibernatorja za vesoljsko potovanje za misijo na Mars.
Čeprav vesoljsko potovanje traja le nekaj mesecev, lahko postavljanje astronavtov v neaktivno stanje drastično zmanjša količino potrebne hrane in velikost habitata. Zaspi lahko prepreči tudi resne stranske učinke zaradi nizke težnosti, kot so spremembe v pretoku cerebrospinalne tekočine, ki lahko negativno vplivajo na vid. Neposredna stimulacija mišic, z vljudnostjo v mirovanje, lahko prepreči izgubo mišic v ničelni gravitaciji, globoko nezavedno stanje pa lahko minimizira psihološke težave, kot sta dolgčas in osamljenost.
Projekt je prešel v drugo fazo financiranja, a zanj ostaja veliko vprašanj. Eden od njih je povezan z dejstvom, da dolgotrajna hipotermija strašno vpliva na zdravje: lahko se pojavijo krvni strdki, krvavitve, okužba, odpoved jeter. Na vesoljskem plovilu brez izpopolnjenih medicinskih pripomočkov so ti zapleti lahko usodni.
Druga težava je, da ne razumemo popolnoma, kaj se zgodi z živaljo, ko preide v mirovanje. To je poskušala rešiti konferenca v New Orleansu.
Biološki navdih
Doktorka Hannah Carey z univerze v Wisconsinu meni, da možnosti hibernacije ljudi ne bi smeli iskati v medicini, ampak v naravi.
Carey preučuje hibernacijske navade kopenske veverice, majhnega vsejedovskega glodavca, ki rova po severnoameriških prerijah. Od konca septembra do maja zemeljska veverica prezimuje v podzemnih burjah in preživlja hude zime.
Ena izmed radovednih opažanj, ki jo je postavil Carey, je, da nizke presnovne stopnje ne zdržijo vse zime. Periodično uspavane živali za pol dneva izstopijo iz svojega mučenja in telesno temperaturo dvignejo na normalno raven. Vendar živali v teh obdobjih še vedno ne jedo in ne pijejo.
Nevroznanstveniki si že dolgo prizadevajo sestaviti izčrpen seznam prednosti spanja. Raziskave na primer kažejo, da spanec pomaga možganom izločati strupene odpadne snovi v limfnem sistemu in omogoča, da se možganske sinapse "ponovno zaženejo". Če hibernacija sama po sebi vodi v stanje pomanjkanja spanja, lahko občasno pri tem zaspimo pri tem?
Še ne vemo. Carey pa verjame, da rezultati študij na živalih kažejo, da bo pri iskanju hibernacije pri ljudeh preučevanje biologije naravnih hibernatorjev prineslo več rezultatov kot uporaba medicinskih praks, ki temeljijo na hipotermiji, torej hipotermiji.
Umetno spanje
Medtem ko Carey in Vyazovsky raziskujeta, kako mirovanje pomaga živalim, da ostanejo zdrave, je dr. Matteo Serri z univerze v Bologni v Italiji ušel nekoliko drugače: kako umetno spodbuditi otrplost pri živalih, ki ne prezimijo?
Odgovor se lahko skriva v majhni skupini nevronov na možganskem območju raphe pallidus. Ker se metabolizem med hibernacijo močno upočasni, bodo verjetno ta proces sprožili hormonski in možganski mehanizmi.
Leta 2013 je bila njegova skupina znanstvenikov ena prvih, ki je podgane spravila v mirovanje. Običajno te živali pozimi ne spijo. S kemikalijo so jim injicirali raphe pallidus, da zavirajo nevronsko aktivnost. Ti nevroni so običajno vključeni v "termoregulacijsko zaščito pred mrazom", pravi Serry, to je, da sprožijo biološke odzive, ki nasprotujejo znižanju telesne temperature.
Podgane so nato postavili v temno, hladno sobo in nahranili prehrano z veliko maščob, za katero je znano, da zmanjšuje hitrost presnove.
Šest ur izklopa obrambnih nevronov je prišlo do močnega padca temperature v možganih podgane. Tudi njihova srčna frekvenca in krvni tlak sta se upočasnila in padla. Sčasoma je vzorec možganskih valov začel spominjati na vzorec živali v stanju naravne hibernacije.
Najbolj zanimivo je bilo, da so podgane, ko so ustavile "zdravljenje", opomogle - že naslednji dan niso pokazale znakov nenormalnega vedenja.
Prejšnji poskusi induciranja torpora pri živalih, ki ne prezimijo, niso uspeli, vendar je ta študija pokazala, da je zaviranje nevronov pri raphe pallidusu ključnega pomena za induciranje stanja, podobnega torporu.
Če bodo ti rezultati potrjeni na primeru večjih sesalcev, bi bilo smiselno preiti na mirovanje pri ljudeh. Serri in drugi si prizadevajo za nadaljnjo analizo nadzorovanja možganov nad otrplostjo in kako to, da bi možgane spustili v mirovanje.
Kaj je naslednje?
Potopitev osebe v stanje mirovanja, mirovanja, suspendirane animacije - poimenujete, kar želite - je še vedno daleč od resničnosti. Toda rezultati raziskav postopoma razkrivajo molekularne in nevronske dejavnike, ki bi nam lahko v teoriji zagotovili stanje globoke zmrzovanja.
Ilya Khel