Žiadny film o medzihviezdnom cestovaní nie je úplný bez hlbokého spánku. „Prometheus“, „Cestujúci“, všade, kde vidíme, ako sa hlavné postavy prebúdzajú v hibernáčných kabínach, obnovujú svoju krehkú fyziológiu z dlhého stavu imobilnej fosílie - často s erupciou žalúdočných tekutín, tj jednoducho zvracaním. Zdá sa, že tento brutálny proces má zmysel. Koniec koncov, ľudia sa prirodzene nedotýkajú. Ale malá skupina vedcov sa snaží prekonať prírodu a uviesť človeka do umelého hibernácie. Ak budú úspešné, môžu oddialiť starnutie, liečiť život ohrozujúce choroby a priviesť nás na Mars a ďalej.
Minulý týždeň sa v New Orleans zhromaždila skupina expertov, aby preskúmali možnosť ponorenia ľudí do „syntetického“hibernácie alebo umelého hibernácie. Vedci sa učia od prírody a snažia sa porozumieť faktorom, ktoré vedú k hibernácii a prebudeniu u zvierat.
Tajomstvo hibernácie
Čo by mohlo byť lepšie na prekonanie dlhých období života v podmienkach bezprostredného prechladnutia a nedostatku jedla, ako vrhnúť sa do hlbokého bezvedomia? Väčšina živočíšneho sveta prechádza do hibernácie: medvede, veveričky, ježkovia. Dokonca aj naše bratrance primátov, lemur s tukom a chvostom, znižujú svoju rýchlosť metabolizmu, keď zásoby potravín klesajú.
A čo my? Aj keď bohužiaľ nemôžeme prezimovať, niektoré „zázraky“naznačujú, že metabolické hlboké zmrazenie môže pomôcť zachrániť naše poškodené telo pre budúcnosť.
V roku 1999 prepadla rádiologička Anna Bagenholm ľadom počas lyžovania v Nórsku. Kým bola zachránená, bola už viac ako 80 minút pod ľadom. Vo všetkých prípadoch bola klinicky mŕtvy - bez dychu, bez pulzu. Jej telesná teplota klesla na nebývalých 13,7 stupňov Celzia.
Keď však lekári postupne zohrievali krv, jej telo sa pomaly uzdravovalo. Nasledujúci deň sa srdce znova spustilo. O dvanásť dní neskôr otvorila oči. Nakoniec sa úplne zotavila.
Propagačné video:
Prípad Bagenholmu je iba jedným vodítkom, že ľudia majú schopnosť zotaviť sa z ťažkých depresívnych metabolických stavov. Lekári už roky používajú terapeutickú hypotermiu, ktorá znižuje telesnú teplotu o niekoľko stupňov v priebehu niekoľkých dní, aby pomohla pacientom vyrovnať sa s poranením mozgu alebo oneskorenou epilepsiou.
Rýchle ochladzovanie pomáha chrániť tkanivá, ktoré boli odrezané od prívodu krvi, takže na fungovanie potrebujú menej kyslíka. V Číne experimenty udržali ľudí zamrznutými až dva týždne.
Prísľub terapeutickej podchladenia je taký veľký, že v roku 2014 NASA spolupracovala s vesmírnymi robotmi SpaceWorks so sídlom v Atlante a poskytla predfinancovanie hibernátoru kozmických letov na misiu na Mars.
Hoci vesmírne cestovanie trvá iba niekoľko mesiacov, uvedenie astronautov do neaktívneho stavu môže drasticky znížiť množstvo potrebného potravy a veľkosť biotopu. Spánok môže tiež zabrániť vážnym vedľajším účinkom spôsobeným nízkou gravitáciou, ako sú zmeny v toku mozgomiechového moku, ktoré môžu negatívne ovplyvniť videnie. Priama stimulácia svalov, s povolením hibernácie, môže zabrániť strate svalov v nulovej gravitácii a hlboký stav bezvedomia môže potenciálne minimalizovať psychologické problémy, ako je nuda a osamelosť.
Projekt vstúpil do druhej fázy financovania, zostáva však veľa otázok. Jeden z nich súvisí so skutočnosťou, že dlhodobá podchladenie má hrozný vplyv na zdravie: môžu sa objaviť krvné zrazeniny, krvácanie, infekcia, zlyhanie pečene. Na kozmickej lodi bez sofistikovaných zdravotníckych pomôcok môžu byť tieto komplikácie fatálne.
Ďalším problémom je to, že úplne nerozumieme tomu, čo sa stane zvieraťu, keď prechádza do režimu dlhodobého spánku. To sa snažila vyriešiť konferencia v New Orleans.
Biologická inšpirácia
Hannah Carey z University of Wisconsin verí, že možnosť hibernácie ľudí by sa nemala hľadať v medicíne, ale v prírode.
Carey študuje zvyky hibernácie veveričky zemskej, malého všemocného hlodavca, ktorý sa túla po severoamerických prériách. Od konca septembra do mája zimuje veverica zimná v podzemných nory.
Jedným z kurióznych pozorovaní Careyho je, že nízke metabolické rýchlosti netrvá celú zimu. Pravidelne spiace zvieratá vychádzajú z trupu pol dňa, čím zvyšujú svoju telesnú teplotu na normálnu úroveň. Počas týchto období však zvieratá ešte nejedia a nepijú.
Neurovedci sa už dlho snažia zostaviť komplexný zoznam výhod spánku. Výskum napríklad ukazuje, že spánok pomáha mozgu čistiť toxické odpadové produkty v lymfatickom systéme a umožňuje mozgovým synapsám „reštartovať“. Ak hibernácia sama o sebe vedie k stavu nedostatočného spánku, môže s tým pomôcť pravidelné zaspávanie?
Zatiaľ to nevieme. Carey sa však domnieva, že výsledky štúdií na zvieratách ukazujú, že pri hľadaní ľudskej hibernácie prinesie štúdium biológie prírodných hibernátorov viac výsledkov ako uplatňovanie lekárskych postupov založených na podchladení, to znamená podchladenie.
Umelý spánok
Zatiaľ čo Carey a Vyazovsky skúmajú, ako hibernácia pomáha zvieratám zostať zdravým, Dr. Matteo Serri z Univerzity v Bologni v Taliansku sa vydala trochu inou cestou: ako umelo vyvolať necitlivosť u zvierat, ktoré neregulujú?
Odpoveď môže spočívať v malej skupine neurónov v mozgovej oblasti raphe pallidus. Keďže metabolizmus sa počas hibernácie dramaticky spomaľuje, je pravdepodobné, že tento proces spustí hormonálny a mozgový mechanizmus.
Už v roku 2013 bol jeho tím vedcov jedným z prvých, ktorý uvrhol potkany do režimu dlhodobého spánku. Zvyčajne tieto zvieratá v zime nespia. Injekčne sa im podala chemikália do raphe pallidus, aby sa inhibovala neuronálna aktivita. Tieto neuróny sa zvyčajne podieľajú na „termoregulačnej ochrane pred chladom“, hovorí Serry, to znamená, že spúšťajú biologické reakcie, ktoré pôsobia proti poklesu telesnej teploty.
Potkany sa potom umiestnili do tmavej a studenej miestnosti a kŕmili sa stravou s vysokým obsahom tuku, o ktorej je známe, že znižuje rýchlosť metabolizmu.
Vypnutie obranných neurónov na šesť hodín viedlo k prudkému poklesu teploty v mozgu potkanov. Ich srdcová frekvencia a krvný tlak tiež spomalili a poklesli. Nakoniec sa vzorec mozgových vĺn začal podobať vzoru zvierat v stave prirodzenej hibernácie.
Najzaujímavejšie bolo, že keď vedci zastavili „liečbu“, potkany sa zotavili - hneď nasledujúci deň nevykazovali žiadne známky abnormálneho správania.
Predchádzajúce pokusy indukovať torporu u zvierat, ktoré nespĺňajú režim spánku, zlyhali, ale táto štúdia ukázala, že inhibícia neurónov v raphe pallidus je nevyhnutná na vyvolanie stavu podobného torpore.
Ak sa tieto výsledky potvrdia na príklade väčších cicavcov, bude zmysluplné prejsť k hibernácii u ľudí. Serri a iní pracujú na ďalšej analýze mozgovej kontroly nad znecitlivením a na tom, ako ho preniknúť a uviesť ho do režimu dlhodobého spánku.
Čo bude ďalej?
Ponorenie človeka do stavu hibernácie, hibernácie, pozastavenej animácie - nazývajte to, čo chcete - je ešte stále ďaleko od reality. Výsledky výskumu však postupne odhaľujú molekulárne a neurónové faktory, ktoré by nám teoreticky mohli poskytnúť stav hlbokého zmrazenia.
Ilja Khel