Anabiosis: teknologi pembekuan dalam orang

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Minggu lalu, sekumpulan pakar berkumpul di New Orleans untuk mengkaji kemungkinan membenamkan manusia dalam hibernasi "sintetik", atau hibernasi buatan. Para saintis belajar dari alam semula jadi dengan cuba memahami faktor-faktor yang membawa kepada hibernasi dan kebangkitan semula haiwan.

Tiada filem tentang perjalanan antara bintang yang lengkap tanpa tidur yang nyenyak. "Prometheus", "Penumpang", di mana-mana kita melihat bagaimana watak utama bangun di kabin hibernasi, memulakan semula fisiologi rapuh mereka dari keadaan fosil tidak bergerak yang panjang - selalunya dengan letusan cecair gastrik, iaitu, hanya muntah. Proses kejam ini nampaknya masuk akal. Lagipun, manusia tidak secara semula jadi berhibernasi. Tetapi sekumpulan kecil saintis cuba mengatasi alam semula jadi dan meletakkan manusia ke dalam hibernasi buatan. Jika berjaya, mereka boleh melambatkan penuaan, menyembuhkan penyakit yang mengancam nyawa, dan membawa kita ke Marikh dan seterusnya.

Minggu lalu, sekumpulan pakar berkumpul di New Orleans untuk mengkaji kemungkinan membenamkan manusia dalam hibernasi "sintetik", atau hibernasi buatan. Para saintis belajar dari alam semula jadi dengan cuba memahami faktor-faktor yang membawa kepada hibernasi dan kebangkitan semula haiwan.

Misteri hibernasi

Apakah yang lebih baik untuk mengatasi jangka hayat yang panjang dalam keadaan sejuk yang mengancam dan kekurangan makanan daripada terjun ke dalam tidak sedarkan diri? Kebanyakan dunia haiwan masuk ke dalam hibernasi: beruang, tupai, landak. Malah sepupu primata kita, lemur ekor gemuk, menjunam kadar metabolisme mereka apabila bekalan makanan berkurangan.

Bagaimana pula dengan kita? Walaupun kita malangnya tidak berhibernasi, beberapa "keajaiban" mencadangkan bahawa pembekuan dalam metabolik boleh membantu memelihara badan kita yang rosak untuk masa hadapan.

Pada tahun 1999, ahli radiologi Anna Bagenholm jatuh melalui ais semasa bermain ski di Norway. Pada masa dia diselamatkan, dia telah berada di bawah ais selama lebih 80 minit. Secara klinikal, dia telah mati - tiada nafas, tiada nadi. Suhu badannya turun kepada 13.7 darjah Celsius yang tidak pernah berlaku sebelum ini.

Namun, apabila doktor memanaskan darahnya secara beransur-ansur, tubuhnya perlahan-lahan sembuh. Keesokan harinya, jantung dimulakan semula. Dua belas hari kemudian, dia membuka matanya. Dia akhirnya pulih sepenuhnya.

Kes Bagenholm hanyalah satu petunjuk bahawa manusia mempunyai keupayaan untuk pulih daripada keadaan metabolik yang sangat tertekan. Selama bertahun-tahun, doktor telah menggunakan hipotermia terapeutik, menurunkan suhu badan beberapa darjah selama beberapa hari, untuk membantu pesakit menghadapi kecederaan otak atau epilepsi tertunda.

Penyejukan pantas membantu memelihara tisu yang telah terputus daripada bekalan darah, jadi mereka memerlukan kurang oksigen untuk berfungsi. Di China, eksperimen telah membuatkan orang ramai beku sehingga dua minggu.

Janji hipotermia terapeutik sangat besar sehingga pada tahun 2014 NASA bekerjasama dengan SpaceWorks yang berpangkalan di Atlanta dan menyediakan pra-pembiayaan untuk hibernator perjalanan angkasa untuk misi ke Marikh.

Walaupun penerbangan ke angkasa lepas hanya bertahan beberapa bulan, meletakkan angkasawan dalam keadaan tidak aktif boleh mengurangkan jumlah makanan yang diperlukan dan saiz habitat dengan teruk. Tertidur juga boleh menghalang kesan sampingan yang serius daripada graviti rendah, seperti perubahan dalam aliran cecair serebrospinal, yang boleh menjejaskan penglihatan secara negatif. Rangsangan otot secara langsung, ihsan buaian hibernasi, boleh menghalang kehilangan otot dalam keadaan graviti sifar, dan keadaan tidak sedarkan diri yang mendalam berpotensi meminimumkan masalah psikologi seperti kebosanan dan kesunyian.

Projek ini telah memasuki peringkat kedua pembiayaan, tetapi masih banyak persoalan untuknya. Salah satu daripada mereka dikaitkan dengan fakta bahawa hipotermia yang berpanjangan mempunyai kesan yang mengerikan terhadap kesihatan: pembekuan darah, pendarahan, jangkitan, kegagalan hati mungkin muncul. Pada kapal angkasa tanpa peranti perubatan yang canggih, komplikasi ini boleh membawa maut.

Masalah lain ialah kita tidak memahami sepenuhnya apa yang berlaku kepada haiwan itu apabila ia masuk ke dalam hibernasi. Inilah yang cuba diselesaikan oleh persidangan New Orleans.

Inspirasi biologi

Dr Hannah Carey dari Universiti Wisconsin percaya bahawa kemungkinan rendaman dalam hibernasi harus dicari bukan dalam bidang perubatan, tetapi dalam alam semula jadi.

Carey mengkaji tabiat hibernasi tupai darat, tikus omnivor kecil yang berkeliaran di padang rumput Amerika Utara. Dari akhir September hingga Mei, tupai tanah berhibernasi di liang bawah tanah, bertahan dalam musim sejuk yang teruk.

Salah satu pemerhatian Carey yang ingin tahu ialah kadar metabolisme yang rendah tidak bertahan sepanjang musim sejuk. Haiwan yang tidur secara berkala keluar dari kelesuan mereka selama setengah hari, meningkatkan suhu badan mereka ke paras normal. Walau bagaimanapun, haiwan masih tidak makan atau minum dalam tempoh ini.

Ahli sains saraf telah lama berusaha untuk menyusun senarai komprehensif faedah tidur. Sebagai contoh, penyelidikan menunjukkan bahawa tidur membantu otak membersihkan sisa toksik daripada sistem limfa dan membolehkan sinaps otak "reboot". Jika hibernasi itu sendiri membawa kepada keadaan kurang tidur, bolehkah tidur berkala membantu dengan ini?

Kami belum tahu. Tetapi Carey percaya bahawa hasil kajian haiwan menunjukkan bahawa dalam mencari hibernasi manusia, mengkaji biologi hibernator semula jadi akan menghasilkan lebih banyak hasil daripada menggunakan amalan perubatan berdasarkan hipotermia, iaitu hipotermia.

Rendaman buatan dalam tidur

Semasa Carey dan Vyazovsky meneroka bagaimana hibernasi membantu haiwan kekal sihat, Dr. Matteo Serri dari Universiti Bologna di Itali mengambil jalan yang sedikit berbeza: bagaimana untuk menimbulkan rasa mati rasa pada haiwan yang tidak hibernate secara buatan?

Jawapannya mungkin terletak pada sekumpulan kecil neuron di kawasan otak raphe pallidus. Memandangkan metabolisme melambatkan secara mendadak semasa hibernasi, mekanisme hormon dan otak mungkin mencetuskan proses ini.

Pada tahun 2013, pasukan saintisnya adalah salah seorang yang pertama meletakkan tikus ke dalam hibernasi. Biasanya haiwan ini tidak tidur pada musim sejuk. Mereka disuntik dengan bahan kimia ke dalam raphe pallidus untuk menghalang aktiviti neuron. Neuron ini biasanya terlibat dalam "perlindungan termoregulasi daripada sejuk, " kata Serry, yang bermaksud ia mencetuskan tindak balas biologi yang mengatasi penurunan suhu badan.

Tikus-tikus itu kemudiannya diletakkan di dalam bilik yang gelap dan sejuk dan diberi makan makanan yang tinggi lemak, yang diketahui dapat mengurangkan kadar metabolisme.

Mematikan neuron pelindung selama enam jam menyebabkan penurunan mendadak dalam suhu dalam otak tikus. Kadar jantung dan tekanan darah mereka juga perlahan dan jatuh. Akhirnya, corak gelombang otak mula menyerupai corak gelombang haiwan dalam keadaan hibernasi semula jadi.

Perkara yang paling menarik ialah apabila saintis menghentikan "rawatan", tikus pulih - keesokan harinya mereka tidak menunjukkan tanda-tanda tingkah laku yang tidak normal.

Percubaan sebelumnya untuk mendorong kelesuan pada haiwan yang tidak berhibernasi telah gagal, tetapi kajian ini menunjukkan bahawa perencatan neuron dalam raphe pallidus adalah penting untuk mendorong keadaan seperti kelesuan.

Jika keputusan ini disahkan oleh contoh mamalia yang lebih besar, masuk akal untuk beralih kepada hibernasi pada manusia. Serri dan yang lain sedang berusaha untuk menganalisis lebih lanjut kawalan otak terhadap kebas dan cara menggodamnya untuk meletakkan otak dalam hibernasi.

Apa yang akan datang?

Rendaman seseorang dalam keadaan hibernasi, hibernasi, animasi yang digantung - panggil apa yang anda mahukan - masih jauh dari realiti. Tetapi hasil penyelidikan secara beransur-ansur mendedahkan faktor molekul dan neuron yang boleh, secara teori, memberikan kita keadaan beku dalam.