Mikään elokuva tähtienvälisestä matkasta ei ole valmis ilman syvää unta. “Prometheus”, “matkustajat”, kaikkialla näemme, kuinka päähenkilöt heräävät lepotiloissa, käynnistävät hauran fysiologiansa pitkästä liikkumattomasta fossiilitilasta - usein mahalaukun nesteiden puhkeamisen kanssa, ts. Yksinkertaisesti oksentaen. Tällä julmalla prosessilla näyttää olevan järkeä. Ihmiset eivät luonnostaan hibernoidu. Mutta pieni ryhmä tutkijoita yrittää voittaa luonteen ja saattaa ihmisen keinotekoiseen lepotilaan. Onnistuessaan he voivat viivyttää ikääntymistä, parantaa elämää uhkaavia sairauksia ja viedä meidät Marsille ja sen ulkopuolelle.
Viime viikolla asiantuntijaryhmä kokoontui New Orleansiin tutkimaan mahdollisuutta upottaa ihmisiä "synteettiseen" lepotilaan tai keinotekoiseen lepotilaan. Tutkijat oppivat luonnosta, yrittäen ymmärtää tekijöitä, jotka johtavat hibernaatioon ja heräämiseen eläimissä.
Hibernaation mysteeri
Mikä voisi olla parempi selviytyä pitkistä elämänvaiheista välittömässä kylmässä ja ruoan puutteessa kuin syvään tajuttomuuteen sukeltaminen? Suurin osa eläinmaailmasta menee lepotilaan: karhut, oravat, siilit. Jopa kädellisten serkkumme, rasvapäästön maito, romahtavat aineenvaihdunnan nopeutensa, kun ruuan tarve vähenee.
Entä me? Vaikka emme valitettavasti ole talvehtimisessa, jotkut "ihmeet" viittaavat siihen, että metabolinen syväjäädyttäminen voi auttaa vaurioituneiden kehomme säilyttämisessä tulevaisuutta varten.
Vuonna 1999 radiologi Anna Bagenholm putosi jään läpi hiihtäessä Norjassa. Pelastuspäivään mennessä hän oli ollut jään alla yli 80 minuuttia. Kaiken kaikkiaan, kliinisesti hän oli kuollut - ei hengitystä, ei pulssia. Hänen kehon lämpötila laski ennennäkemättömään 13,7 asteeseen.
Kun lääkärit kuitenkin lämmittivät vähitellen hänen verta, hänen ruumiinsa parani hitaasti. Seuraavana päivänä sydän käynnistettiin uudelleen. Kaksitoista päivää myöhemmin hän avasi silmänsä. Lopulta hän toipui täysin.
Mainosvideo:
Bagenholmin tapaus on vain yksi vihje siitä, että ihmisillä on kyky toipua vakavasti masentuneista aineenvaihduntatiloista. Lääkärit ovat vuosien ajan käyttäneet terapeuttista hypotermiaa, alentaen kehon lämpötilaa useilla asteilla useiden päivien ajan auttaakseen potilaita selviämään aivovauriosta tai viivästyneestä epilepsiasta.
Nopea jäähdytys auttaa säilyttämään kudokset, jotka on katkaistu verentoimituksesta, joten ne tarvitsevat vähemmän happea toimiakseen. Kiinassa kokeet pitivät ihmisiä jäätyneinä jopa kaksi viikkoa.
Terapeuttisen hypotermian lupaus on niin suuri, että NASA teki vuonna 2014 yhteistyötä Atlantassa toimivan SpaceWorksin kanssa ja antoi ennakkomaksun avaruusmatkan hibernaattoriin Marsiin tehtävää varten.
Vaikka avaruusmatka kestää vain muutaman kuukauden, astronautien asettaminen passiiviseen tilaan voi vähentää dramaattisesti tarvittavan ruoan määrää ja elinympäristön kokoa. Nukkuminen voi myös estää matalasta painovoimasta johtuvia vakavia sivuvaikutuksia, kuten muutoksia aivo-selkäydinnesteen virtauksessa, jotka voivat vaikuttaa haitallisesti visioon. Suora lihasstimulaatio, lepotilan kehon ansiosta, voi estää lihasten menetyksen nollapainolla. Syvä tajuttomuustila voi mahdollisesti minimoida psykologiset ongelmat, kuten tylsyyden ja yksinäisyyden.
Projekti on tullut rahoituksen toiseen vaiheeseen, mutta siihen liittyy vielä monia kysymyksiä. Yksi niistä liittyy tosiasiaan, että pitkittyneellä hypotermialla on hirvittävä vaikutus terveyteen: verihyytymiä, verenvuotoa, infektioita, maksan vajaatoiminta saattaa ilmetä. Avaruusaluksella, jolla ei ole hienostuneita lääketieteellisiä laitteita, nämä komplikaatiot voivat olla kohtalokkaita.
Toinen ongelma on, että emme ymmärrä täysin, mitä eläimelle tapahtuu lepotilassa. Tätä New Orleans -konferenssi yritti ratkaista.
Biologinen inspiraatio
Tohtori Hannah Carey Wisconsinin yliopistosta uskoo, että ihmisten lepotilan mahdollisuutta ei tulisi etsiä lääketieteessä, vaan luonnossa.
Carey tutkii pohjois-amerikkalaisten preerioiden vieressä olevan pienen monivuotisen jyrsijän hiiriöstötapoja. Syyskuun lopusta toukokuuhun, orava talvehti maanalaisissa kaivoissa ja selviytyi ankarat talvet.
Yksi Careyn tekemistä uteliaisista havainnoista on, että alhaiset aineenvaihdunnan nopeudet eivät kestä koko talvea. Määräajoin nukkuvia eläimiä tulee ulos torposta puolen päivän ajan, nostaen kehon lämpötilan normaalille tasolle. Eläimet eivät kuitenkaan vielä syö ja juo näinä ajanjaksoina.
Neurotieteilijät ovat pitkään pyrkineet laatimaan kattavan luettelon unen eduista. Esimerkiksi tutkimukset osoittavat, että uni auttaa aivoja poistamaan myrkylliset jätetuotteet imusysteemeissä ja sallii aivojen synapsit “käynnistyä uudelleen”. Jos lepotila itsessään johtaa unen puutteeseen, voiko säännöllinen nukahtaminen auttaa tässä?
Emme tiedä vielä. Mutta Carey uskoo, että eläintutkimusten tulokset osoittavat, että ihmisen lepotilan etsinnässä luonnollisten hibernaattorien biologian tutkiminen tuottaa enemmän tuloksia kuin hypotermiaan, ts. Hypotermiaan perustuvien lääketieteellisten käytäntöjen soveltaminen.
Keinotekoinen uni
Vaikka Carey ja Vyazovsky tutkivat, kuinka lepotila auttaa eläimiä pysymään terveinä, tohtori Matteo Serri Bolognan yliopistosta Italiasta kulki hiukan erilaista polkua: miten keinotekoisesti saada aikaan puutumista eläimissä, jotka eivät hibernetoi?
Vastaus voi olla pienessä ryhmässä neuroneja raphe pallidus -alueella. Koska aineenvaihdunta hidastuu dramaattisesti lepotilan aikana, hormonaaliset ja aivomekanismit todennäköisesti laukaisevat tämän prosessin.
Vuonna 2013 hänen tutkijaryhmänsä oli yksi ensimmäisistä, joka pani rotat lepotilaan. Yleensä nämä eläimet eivät nukku talvella. Ne ruiskutettiin kemikaalilla raphe pallidusiin hermostoaktiivisuuden estämiseksi. Nämä hermosolut osallistuvat yleensä "kylmän lämmön säätelyyn", Serry sanoo, että ne laukaisevat biologisia vasteita, jotka estävät kehon lämpötilan laskua.
Sitten rotat sijoitettiin pimeään, kylmään huoneeseen ja heille annettiin runsaasti rasvaa sisältävä ruokavalio, jonka tiedetään vähentävän aineenvaihdunnan nopeutta.
Puolustusneuronien sammuttaminen kuudeksi tunniksi johti lämpötilan jyrkkään laskuun rottien aivoissa. Myös heidän sydämensä ja verenpaineensa hidastuivat ja laskivat. Lopulta aivojen aaltojen malli alkoi muistuttaa eläinten mallia luonnollisessa lepotilassa.
Mielenkiintoisin asia oli, että kun tutkijat lopettivat "hoidon", rotat toipuivat - seuraavana päivänä he eivät osoittaneet merkkejä epänormaalista käyttäytymisestä.
Aikaisemmat yritykset indusoida torpota eläimissä, jotka eivät hibernoidu, ovat epäonnistuneet, mutta tämä tutkimus osoitti, että raphe pallidus -hermosolujen inhibitio on välttämätöntä torpor-kaltaisen tilan indusoimiseksi.
Jos nämä tulokset vahvistetaan suurempien nisäkkäiden esimerkillä, on järkevää siirtyä hibernaatioon ihmisillä. Serri ja muut pyrkivät analysoimaan tarkemmin aivojen hallintaa puutumista ja miten hakkeroida sitä aivojen lepotilaan siirtämiseksi.
Mitä seuraavaksi?
Ihmisen upottaminen lepotilaan, lepotilaan, keskeytettyyn animaatioon - kutsu sitä haluamaasi - on edelleen kaukana todellisuudesta. Mutta tutkimustulokset paljastavat vähitellen molekyylin ja hermosto tekijät, jotka teoriassa voisivat tarjota meille syvän jäätymisen tilan.
Ilja Khel