Анабіоз в космосі: можна занурити людини в сплячку?

Ні один фільм про міжзоряних подорожей не обходиться без занурень в глибокий сон. «Прометей», «Пасажири», скрізь ми бачимо, як головні герої пробуджуються в кабінах сну, перезапускают свою тендітну фізіологію з тривалого стану нерухомої скам'янілості — найчастіше з виверженням шлункових рідин, тобто просто блювотою. Цей жорстокий процес, судячи з усього, має сенс. Зрештою, люди не занурюються в сплячку за своєю природою. Але невелика група вчених намагається побороти природу і занурити людини в штучну сплячку. У разі успіху вони можуть відстрочити старіння, вилікувати небезпечні для життя хвороби і вивести нас на Марс і за його межі.

минулого тижня група експертів зібралася в Новому Орлеані, щоб вивчити можливість занурення людей у «синтетичну» гібернацію, тобто штучну сплячку. Вчені вчаться у природи, намагаючись зрозуміти фактори, які призводять до глибокого сну і повторного пробудженню у тварин.

Загадка сну

Що може бути краще для подолання довгих відрізків життя в умовах загрозливого холоду і нестачі їжі, ніж занурення в глибоку непритомність? Велика частина тваринного світу йде в зимову сплячку: ведмеді, білки, їжаки. Навіть наші двоюрідні брати з приматів, толстохвостые лемури, різко знижують рівень метаболізму, коли запаси їжі скорочуються.

а Як щодо нас? Хоча ми, на жаль, не занурюємося в сплячці, деякі «чудеса» припускають, що метаболічну глибоке заморожування може допомогти зберегти наші пошкоджені тіла на благо майбутнього.

У 1999 році радіолог Ганна Багенхольм провалилася під лід під час катання на лижах в Норвегії. До моменту порятунку, вона була під кригою більше 80 хвилин. На загальну думку, клінічно вона була мертва — ні дихання, ні пульсу. Температура її тіла впала до безпрецедентних 13,7 градуси за Цельсієм.

Проте коли лікарі поступово нагрівали її кров, тіло повільно гоїлося. На наступний день серце було перезапущений. Через дванадцять днів вона відкрила очі. В кінцевому підсумку вона повністю відновилася.

Випадок Багенхольм — лише одна з підказок до того, що у людей є здатність відновлюватися з сильно пригніченого метаболічного стану. Протягом багатьох років лікарі застосовували лікувальну гіпотермію, знижуючи температуру тіла на кілька градусів протягом декількох днів, щоб допомагати пацієнтам справлятися з травмами мозку або епілепсією в уповільненому стані.

Швидке охолодження допомагає зберегти тканини, які були відрізані від кровопостачання, тому вони вимагають менше кисню для функціонування. У Китаї експерименти утримували людей в замороженому стані до двох тижнів.

Обіцянку терапевтичної гіпотермії настільки велике, що в 2014 році NASA уклало партнерство з SpaceWorks з Атланти і надало попереднє фінансування гибернатору для космічних подорожей для місії на Марс.

Хоча політ в космос триває всього кілька місяців, приміщення астронавтів у неактивний стан може сильно скоротити необхідну кількість їжі і розмір середовища проживання. Занурення в сон може також запобігти серйозні побічні ефекти від низької сили тяжкості, такі як зміни в струмі спинномозкової рідини, що негативно впливає на зір. Пряма стимуляція м'язів, яку люб'язно буде здійснювати колиска сну, може запобігти втраті м'язів в умовах нульової гравітації, а глибоке стан непритомності може потенційно звести до мінімуму психологічні проблеми, такі як нудьга та самотність.

Проект перейшов у другу стадію фінансування, але до нього залишилося багато питань. Один з них пов'язаний з тим, що тривала гіпотермія жахливо позначається на здоров'я: можуть з'явитися згустки крові, кровотеча, інфекція, печінкова недостатність. На космічному кораблі без складних медичних пристосувань ці ускладнення можуть бути фатальними.

Інша проблема полягає в тому, що ми не до кінця розуміємо, що відбувається з твариною, коли воно переходить у сплячку. Саме це намагалися вирішити на конференції в Новому Орлеані.

Біологічне натхнення

Доктор Ханна Кері з Університету Вісконсіна вважає, що можливість занурення людей у сплячку потрібно шукати не в медицині, а в природі.

Кері вивчає звички сну наземної білки, дрібного всеїдного гризуна, який бродить по північноамериканських преріях. З кінця вересня до травня наземна білка зимує в підземних норах, переживаючи суворі зими.

«Той факт, що гібернація можлива в родоводі приматів, робить можливими біомедичні відкриття, застосовні до людей», говорить вона.

Одне з цікавих спостережень, зроблених Кері, полягає в тому, що низький рівень метаболізму не триває всю зиму. Періодично сплячі тварини виходять зі стану заціпеніння на півдня, підвищуючи температуру свого тіла до нормального рівня. Однак тварини все ще не їдять і не п'ють протягом цих періодів.

«Спочатку сплячка вважалася продовженням сну, але фізіологічно вона відрізняється, тому що ваш метаболізм повністю сповільнюється, хоч і зберігається», говорить оксфордський невролог доктор Влад В'язовський, який виступав на конференції. «Торпор (заціпеніння), цей надзвичайний метаболічний виклик, схоже, що робить з мозком або тілом, поєднуючи сон з відновленням».

Нейробіологи давно намагаються зібрати повний список переваг сну. Наприклад, дослідження показують, що сон допомагаємозку очистити токсичні відходи в лімфатичній системі і дозволяє «перезавантажитися» синапсах мозку. Якщо сплячка сама по собі призводить до стану недосипу, може періодичне занурення в сон з цим допомогти?

Ми поки не знаємо. Але Кері вважає, що результати досліджень на тваринах показують, що в пошуках людської сну вивчення біології природних гибернаторов дасть більший результат, ніж застосування медичних практик на основі гіпотермії, тобто переохолодження.

Штучне занурення в сон

У той час як Кері та В'язовський досліджують, як сплячка допомагає тваринам залишатися здоровими, доктор Маттео Серрі з Університету Болоньї в Італії обрав дещо інший шлях: як штучним шляхом викликати заціпеніння у тварин, які не вдаються до сплячки?

Відповідь може ховатися в невеликій групі нейронів в області мозку raphe pallidus. Оскільки метаболізм різко сповільнюється під час сплячки, гормональні та мозкові механізми, ймовірно, запускають цей процес.

Ще в 2013 році його команда вчених була однією з перших, хто запхав щурів у стан сплячки. Зазвичай ці тварини не сплять взимку. Їм вводили хімічна речовина в raphe pallidus, щоб інгібувати активність нейронів. Ці нейрони зазвичай беруть участь у «терморегуляторной захист від холоду», говорить Серрі, тобто викликають біологічні реакції, які протидіють зниженню температури тіла.

Потім щурів поміщали в темну, холодну кімнату і годували їжею з високим вмістом жирів — вона, як відомо, знижує швидкість метаболізму.

Вимикання захисних нейронів на шість годин призводило до різкого падіння температури в мозку щурів. Їх серцеві ритми і артеріальний тиск також сповільнювалися і знижувалися. Зрештою, малюнок хвиль мозку став нагадувати малюнок хвиль тварин в стані природної сплячки.

найцікавіше було в тому, що коли вчені припинили «лікування», щури відновилися — вже на наступний день у них не було ознак аномального поведінки.

Попередні спроби викликати торпор у тварин, які не впадають в сплячку, зазнали невдачі, але цього дослідження було показано, що інгібування нейронів у raphe pallidus має важливе значення для індукування торпороподобного стану.

Якщо ці результати будуть підтверджені на прикладі більш великих ссавців, з'явиться сенс переходити і до занурення у сплячку людей. Серрі та інші працюють над подальшим аналізом мозку контролю над заціпенінням і як зламати його, щоб занурити мозок у сплячку.

Що далі?

Занурення людини у стан сплячки, гібернації, анабіозу — називайте це як хочете — ще далеко від реальності. Але результати досліджень поступово виявляють молекулярні та нейрональні чинники, які можуть у теорії забезпечити нам стан глибокої заморозки.

Погодьтеся, це було б цікаво. Розкажіть в нашому