Neviena filma par starpzvaigžņu ceļojumu nav pilnīga bez dziļa miega. “Prometejs”, “Pasažieri”, visur redzam, kā galvenie varoņi pamostas hibernācijas kajītēs, atsāk savu trauslo fizioloģiju no ilgstošas nekustīgas fosilijas stāvokļa - bieži ar kuņģa šķidruma izvirdumu, tas ir, vienkārši vemjot. Šim brutālajam procesam, šķiet, ir jēga. Galu galā cilvēki dabiski neziemo. Bet neliela zinātnieku grupa mēģina pārvarēt dabu un ievietot cilvēku mākslīgā ziemas guļas stāvoklī. Ja tas izdosies, viņi var aizkavēt novecošanos, izārstēt dzīvībai bīstamas slimības un aizvest mūs uz Marsu un ārpus tā.
Pagājušajā nedēļā Ņūorleānā pulcējās ekspertu grupa, lai izpētītu iespēju cilvēkus iegremdēt “sintētiskā” vai mākslīgā hibernācijā. Zinātnieki mācās no dabas, cenšoties izprast faktorus, kas izraisa dzīvnieku pārziemošanu un pamošanos.
Pārziemošanas noslēpums
Kas varētu būt labāks, lai pārvarētu ilgo dzīves posmu nenovēršama aukstuma un ēdiena trūkuma apstākļos, nekā ienirstot dziļā bezsamaņā? Lielākā daļa dzīvnieku pasaules nonāk ziemas guļas stāvoklī: lāči, vāveres, eži. Pat mūsu primātu brālēni, tauku astes lemurs, pazemina vielmaiņas ātrumu, kad pārtika sarūk.
Kā ar mums? Kaut arī mēs diemžēl neziemojam, daži "brīnumi" liek domāt, ka metabolisma dziļa sasalšana var palīdzēt saglabāt mūsu bojātos ķermeņus nākotnē.
Radioloģe Anna Bagenholma 1999. gadā slēpojot Norvēģijā izkrita uz ledus. Līdz brīdim, kad viņa tika izglābta, viņa bija atradusies zem ledus vairāk nekā 80 minūtes. Kopumā klīniski viņa bija mirusi - nebija elpas, nebija pulsa. Viņas ķermeņa temperatūra pazeminājās līdz bezprecedenta 13,7 grādiem pēc Celsija.
Tomēr, kad ārsti pamazām sildīja viņas asinis, viņas ķermenis lēnām dziedēja. Nākamajā dienā sirds tika atsākta. Pēc divpadsmit dienām viņa atvēra acis. Viņa galu galā pilnībā atveseļojās.
Reklāmas video:
Bagenholmas gadījums ir tikai viens pavediens, ka cilvēkiem ir iespēja atgūties no smagi nomāktiem vielmaiņas stāvokļiem. Gadiem ilgi ārsti ir izmantojuši terapeitisko hipotermiju, vairāku dienu laikā pazeminot ķermeņa temperatūru par vairākiem grādiem, lai palīdzētu pacientiem tikt galā ar smadzeņu traumu vai aizkavētu epilepsiju.
Ātra dzesēšana palīdz saglabāt audus, kas ir nogriezti no asins piegādes, tāpēc to darbībai nepieciešams mazāk skābekļa. Ķīnā eksperimenti cilvēkus sasaldēja līdz divām nedēļām.
Terapeitiskās hipotermijas solījums ir tik liels, ka 2014. gadā NASA sadarbojās ar Atlantā bāzēto SpaceWorks un sniedza priekšfinansējumu kosmosa ceļojumu hibernatoru misijai uz Marsu.
Lai arī kosmosa ceļojumi ilgst tikai dažus mēnešus, astronautu novietošana neaktīvā stāvoklī var krasi samazināt vajadzīgā pārtikas daudzumu un dzīvotnes lielumu. Aizmigšana var arī novērst nopietnas blakusparādības no zema smaguma spēka, piemēram, izmaiņas cerebrospinālajā šķidruma plūsmā, kas var negatīvi ietekmēt redzi. Tieša muskuļu stimulēšana, pateicoties hibernācijas šūpulim, var novērst muskuļu zaudēšanu nulles gravitācijas apstākļos, un dziļa bezsamaņa var potenciāli samazināt psiholoģiskās problēmas, piemēram, garlaicību un vientulību.
Projekts ir nonācis otrajā finansēšanas posmā, taču tam vēl ir palikuši daudzi jautājumi. Viens no tiem ir saistīts ar faktu, ka ilgstošai hipotermijai ir briesmīga ietekme uz veselību: var parādīties asins recekļi, asiņošana, infekcija, aknu mazspēja. Kosmosa kuģī bez sarežģītām medicīnas ierīcēm šīs komplikācijas var būt letālas.
Vēl viena problēma ir tā, ka mēs pilnībā nesaprotam, kas notiek ar dzīvnieku, kad tas nonāk ziemas guļas stāvoklī. To centās atrisināt Ņūorleānas konference.
Bioloģiskā iedvesma
Dr Hanna Carey no Viskonsinas universitātes uzskata, ka cilvēku hibernācijas iespēja jāmeklē nevis medicīnā, bet dabā.
Kerijs pēta sauszemes vāveres - mazu visēdāju grauzēju, kas klīst Ziemeļamerikas prērijās, pārziemošanas paradumus. No septembra beigām līdz maijam zemes vāvere ziemo pazemes urvās, pārdzīvojot bargas ziemas.
Viens no ziņkārīgajiem novērojumiem, ko izdarījusi Kerija, ir tāds, ka zems metabolisma līmenis nenotiek visu ziemu. Periodiski guļošie dzīvnieki pusi dienas iznāk no mokas, paaugstinot ķermeņa temperatūru līdz normālam līmenim. Tomēr dzīvnieki šajos periodos joprojām neēd un nedzer.
Neirozinātnieki jau sen ir centušies izveidot visaptverošu miega priekšrocību sarakstu. Piemēram, pētījumi rāda, ka miegs palīdz smadzenēm notīrīt toksiskos atkritumu produktus limfātiskajā sistēmā un ļauj smadzenēm sinapsēm “atsāknēt”. Ja hibernācija pati par sevi izraisa miega trūkumu, vai periodiska aizmigšana var palīdzēt?
Mēs vēl nezinām. Bet Kerijs uzskata, ka pētījumu ar dzīvniekiem rezultāti liecina, ka cilvēku pārziemošanas meklējumos dabisko pārziemotāju bioloģijas izpēte sniegs vairāk rezultātu nekā medicīniskās prakses piemērošana, pamatojoties uz hipotermiju, tas ir, hipotermiju.
Mākslīgais miegs
Kamēr Kerija un Vjazovskis pēta, kā hibernācija palīdz dzīvniekiem palikt veseliem, Dr. Matteo Serri no Boloņas universitātes Itālijā izvēlējās nedaudz citu ceļu: kā mākslīgi izraisīt nejutīgumu dzīvniekiem, kuri neziemo?
Atbilde var atrasties nelielā neironu grupā raphe pallidus smadzeņu reģionā. Tā kā hibernācijas laikā metabolisms dramatiski palēninās, visticamāk, ka hormonālie un smadzeņu mehānismi iedarbinās šo procesu.
Jau 2013. gadā viņa zinātnieku komanda bija viena no pirmajām, kas žurkas sāka pārziemot. Parasti šie dzīvnieki negulē ziemā. Viņus ar ķīmisku vielu injicēja raphe pallidus, lai kavētu neironu darbību. Šie neironi parasti ir iesaistīti "termoregulācijas aizsardzībā pret aukstumu", Serijs saka, tas ir, tie izraisa bioloģiskas reakcijas, kas neitralizē ķermeņa temperatūras pazemināšanos.
Pēc tam žurkas ievietoja tumšā, aukstā telpā un baroja ar diētu ar augstu tauku saturu, kas, kā zināms, samazina vielmaiņas ātrumu.
Aizsardzības neironu izslēgšana uz sešām stundām izraisīja strauju temperatūras pazemināšanos žurku smadzenēs. Viņu sirdsdarbība un asinsspiediens arī palēninājās un pazeminājās. Galu galā smadzeņu viļņu modelis sāka līdzināties dzīvnieku modelim dabiskas hibernācijas stāvoklī.
Interesantākais bija tas, ka tad, kad zinātnieki pārtrauca "ārstēšanu", žurkas atveseļojās - jau nākamajā dienā tās neuzrādīja patoloģiskas uzvedības pazīmes.
Iepriekšējie mēģinājumi izraisīt tūsku dzīvniekiem, kuri nav pārziemojuši, ir bijuši neveiksmīgi, taču šis pētījums parādīja, ka neironu kavēšana raphe pallidusā ir būtiska, lai izraisītu torporam līdzīgu stāvokli.
Ja šos rezultātus apstiprinās lielāku zīdītāju piemērs, būs jēga pāriet uz hibernāciju cilvēkiem. Serri un citi strādā pie tā, lai tālāk analizētu smadzeņu kontroli pār nejutīgumu un kā to sakapāt, lai smadzenes pārziemotu.
Ko tālāk?
Cilvēka iegremdēšana hibernācijas, hibernācijas, apturētās animācijas stāvoklī - sauciet to, ko vēlaties - joprojām ir tālu no realitātes. Bet pētījumu rezultāti pakāpeniski atklāj molekulāros un neironu faktorus, kas teorētiski varētu mums nodrošināt dziļas sasalšanas stāvokli.
Iļja Khel