Drošākais veids, kā nobraukt lielus attālumus kosmosā, var būt mākslīga hibernācija.
Kādreiz astronauti, pildīti kā šprotes raķešu kārbās un lido uz citām planētām, tiks pasargāti no radiācijas un kosmosa slimībām, samazinoties metabolisma ātrumam organismā. Viņi pārziemos vairākus mēnešus, piemēram, lāči, un kosmosa kuģis tos pārnēsās telpā un laikā. Droši vien viņi gulēs baltajos kokonos, līdzīgi zārkiem, kurus mums parāda futūristiskās zinātniskās fantastikas režisori tādās filmās kā "2001: Space Odyssey", "Alien" un "Avatar".
Bet astronauti un kosmosa kolonisti, visticamāk, kaut ko iemācīsies no dehidrētiem gliemežiem, kas var izdzīvot vairāk nekā gadu, neko neēdot. Vai milzu pandās, kas barojas ar zemu kaloriju bambusu. Un arī dēles, kuras var izdzīvot šķidrā slāpekļa apstākļos; bērniem, kuri iekrita ledus ūdenī un pēc tam tika reanimēti; slēpotājos, kas aprakti lavīnā, bet pēc tam lēnām atgriežas dzīvē no bezmiega hipotermijas stāvokļa.
Zinātnieki šo fenomenu sauc par “apkaunoto hibernāciju”. Savulaik šāda tvēre jeb torpora tika uzskatīta par kaut ko dīvainu un savdabīgu, un to sauca par “funkciju nejūtīgumu”. Tagad tas tiek nopietni pētīts, cerot gūt labumu no ilgtermiņa lidojumiem kosmosā.
Šī interese daļēji ir saistīta ar progresēšanu kriogēnajā ķirurģijā, kā arī ar jaunām zināšanām, kas iegūtas praksē. Par vienu no šādiem gadījumiem tika ziņots 1995. gadā žurnālā Prehospital and Disaster Medicine. Četrus gadus vecs zēns caur ledu iekrita aukstā ūdenī uz ezera Hanoverē, Vācijā. Glābēji viņu izvilka no ūdens, bet uz vietas viņu nespēja nogādāt. Zēna skolēni izplešas un viņa sirds apstājās uz pilnīgi 88 minūtēm. Kad cietušais tika nogādāts slimnīcā, viņa ķermeņa temperatūra bija 20 grādi, kas liecināja par ārkārtēju hipotermiju.
Pēc 20 minūtēm, kad ārsti sāka sildīt zēna krūšu dobumu, viņa sirds kambari sāka sarauties. Pēc vēl desmit minūtēm sinusa ritms normalizējās. Divu nedēļu laikā zēns pilnībā atveseļojās un tika izrakstīts no slimnīcas. Ārsti secināja, ka ledusaukstais ūdens strauji atdzesē viņa ķermeni līdz vielmaiņas stuporam (torporam), saglabājot visus dzīvībai svarīgos orgānus un audus un vienlaikus samazinot nepieciešamību pēc skābekļa asinsritē. Patiesībā aukstums izglāba viņa dzīvību. “Šādi gadījumi liek domāt, ka ļoti dziļa hipotermija varētu ļaut mūsu pacientiem izdzīvot,” e-pastā rakstīja Merilendas Universitātes Medicīnas skolas ķirurģijas profesors Samuels Tišmans. - Galvenais ir atdzesēt smadzenes, līdz apstājas asins plūsma,vai tūlīt pēc apstāšanās. Jo zemāka temperatūra, jo labāk smadzenes tiks galā ar asins plūsmas trūkumu."
Terapeitiskā hipotermija ir stingri nostiprināta ķirurģiskajā praksē. Eksperimenti ar saldēšanu sākās pagājušā gadsimta 60. gados, galvenokārt ar jaundzimušajiem un tiem, kuriem ir sirds un asinsvadu slimības. Jaundzimušie tika iesaiņoti dzesēšanas segas, ievietoti ledus un pat dreifos, lai palēninātu asinsriti un samazinātu skābekļa patēriņu pirms sirds operācijas.
Mūsdienās ārsti izmanto vieglu hipotermiju (aptuveni 31 grādu), lai ārstētu noteiktus jaundzimušos smagos gadījumos, piemēram, priekšlaicīgas dzemdības vai augļa hipoksiju. Bērnus 72 stundas ārstē atdzesējošās kapsulās, pazeminot to metabolismu tādā mērā, lai tiktu izpildītas audu vajadzības pēc skābekļa, bet smadzenes un citi dzīvībai svarīgie orgāni tiktu atjaunoti.
Reklāmas video:
Tāpat ķirurgi izmanto atdzesēšanu un vielmaiņas nomākumu, lai ārstētu pacientus, kuri cieš no fiziskām traumām un ievainojumiem, piemēram, sirdslēkmes, insulta, šāviena brūcēm, bagātīgas asiņošanas un galvas traumām, kas izraisa smadzeņu edēmu. Ārkārtas gadījumos anesteziologs pacienta degunā var ievietot plānu katetra caurulīti, kas dzesējošo slāpekli piegādā tieši smadzeņu pamatnei. Vienā ārstēšanas eksperimentā ķirurgi caur krūtīm aortā ievieto sirds plaušu aparāta katetru vai caur cirksni augšstilba artērijā. Šīs caurules tiek izmantotas, lai piegādātu aukstu fizioloģisko šķīdumu, lai samazinātu ķermeņa temperatūru un aizstātu zaudētās asinis. Kad traumatologs pārtrauc asiņošanu, sirds-plaušu aparāts atkal sāk asins plūsmu un pacients saņem asins pārliešanu.
“Ja jūs pietiekami ātri pielietojat aukstumu, pirms sirds apstājas, dzīvībai svarīgie orgāni un jo īpaši smadzenes kādu laiku varēs izturēt aukstumu bez asinīm,” skaidro Tishermans. Viņš veic klīniskos pētījumus ar auksta fizioloģiskā šķīduma palīdzību Baltimoras klīnikā, cenšoties palīdzēt kritiski ievainotiem pacientiem. Tishermans cer turpināt pētījumu vismaz līdz 2018. gada rudenim, un varbūt arī ilgāk.
Iegūtā hipotermija ātri palēnina vai pārtrauc asinsriti apmēram stundu. Attiecīgi samazinās nepieciešamība pēc skābekļa, un ķirurgiem ir laiks dziedēt dzīvībai bīstamas brūces, pēc tam viņi var sasildīt pacientu un atgriezt viņu dzīvē.
Torpora mīkla
Mūsdienās daudzi aviācijas un kosmosa sabiedrības pārstāvji cer uz medicīniski radītu hipotermiju un no tā izrietošo metabolisma palēnināšanos, lai ietaupītu vietu, svaru, kravu, degvielu, pārtiku un depresiju garu lidojumu laikā uz Marsu vai attālākām planētām. Pētījumi šajā virzienā vēl tikai sākas. Viena problēma ir tikai medicīniska. Kā vislabāk novietot veselīgus astronautus ziemas guļas stāvoklī? Ir labi zināms par terapeitisko hipotermiju operāciju zālē, bet kā saglabāt kosmosā esošos cilvēkus vēsus un pārziemojošus nedēļām, mēnešiem un pat gadiem? Šī ir pilnīgi neizpētīta teritorija. Daži zinātnieki, kuri pēta dzīvnieku hibernāciju, saka, ka citas metodes metabolisma nomākšanai ir labākas. Šī ir īpaša diētazemas frekvences starojums un pat olbaltumvielu lietošana, kas izraisa pārziemošanu tādiem dzīvniekiem kā lāči un Beringa zemes vāveres, jo tie droši regulē vielmaiņas ātrumu ar iespēju iziet no tvaika.
Otra acīmredzama problēma ir finansēšana. Cik daudz naudas NASA piešķirs dzīvnieku un cilvēku metabolisma palēnināšanās izpētei, ja aģentūrai tiks samazināts budžets pat lidojumiem kosmosā? Bijušais Ames pētījumu centra Kalifornijā direktors Pīts Vordens, tagad projekta Breakthrough Starshot izpilddirektors, saka, ka tāpēc, ka NASA lielu uzsvaru liek uz sintētisko bioloģiju un organismu izdzīvošanu un darbību neparastā vidē, piemēram, Marsā, “kas ir hibernācija tiks finansēta, tas ir gandrīz neizbēgams."
Šis optimisms nav visiem līdzīgs. "Cilvēki ir vīlušies," sacīja Jurijs Griko, NASA apmācīts radiobiologs un vadošais pētnieks Ames centra kosmosa bioloģijas nodaļā. - Kad 1957. gadā satelīts lidoja kosmosā, mana paaudze priecājās un priecājās. Mēs ticējām, ka uz Marsu lidosim jau 20. gadsimtā. Bet … ir 21. gadsimts, un mēs nekad nelidojām uz Marsu. Cilvēkiem, piemēram, man, ir personīga aizvainojuma izjūta, jo mēs gaidījām daudz vairāk nekā šobrīd."
Griko atzīst, ka pētījumi par metabolisma pazemināšanu patlaban norit nepilnīgi. Viņš ieradās darbā NASA 2005. gadā, un pirms tam piecus gadus strādāja biotehnoloģiju firmā Clearant, Inc., kur izmantoja jonizējošo starojumu, lai bloķētu patogēnu darbību medicīniskajos asins pagatavojumos, transplantācijas orgānos un bioloģiskajos produktos. Pēc tam kosmosa aģentūra uzaicināja Griko veikt pētījumus, lai aizsargātu astronautus no kosmosa starojuma. Izrādījās, ka metabolisma palēnināšana ir viens no efektīvākajiem mehānismiem, ko mums piešķir daba.
Kad dzīvnieki nonāk ziemas guļas stāvoklī, viņu ķermenis izstaro starojumu, neradot būtisku kaitējumu šūnām. Griko uzskata, ka metabolisma samazināšanās samazina radiācijas radīto kaitējumu, jo tiek palēnināti bioķīmiskie procesi un novājināts oksidatīvais stress. Hipoksija vai zems skābekļa līmenis asinīs un audos ir viens no iespējamiem izskaidrojumiem pret radiācijas ekranēšanas efektu. Ar hipoksiju tiek samazināta brīvā skābekļa un hidroksilradikālu veidošanās. Tā kā jonizējošais starojums atbrīvo brīvos radikāļus, radot kaitējumu šūnām, palēninot vielmaiņu un samazinot skābekļa patēriņu, darbojas pretējā virzienā. Šie procesi traucē normālu šūnu nāvi un pagarina veselīgu šūnu dzīvi. Šis aizsargājošais efekts ir daudz izteiktāks zemākā temperatūrā.
Griko uzskata, ka hibernācija var arī aizsargāt dzīvniekus no muskuļu un kaulu atrofijas, kas parasti notiek nulles gravitācijas apstākļos. Pēc viņa teiktā, normāli ēdot cilvēks pēc 90 dienu pavadīšanas gultā zaudē vairāk nekā pusi no sava muskuļa spēka. Bet lācis, kurš neko neēd un guļ tikpat ilgi vai nedaudz ilgāk, zaudē tikai 25% muskuļu spēka, un tam nav kaulu zaudēšanas pazīmju. Zinātnieks atzīmē, ka ziemojošie dzīvnieki, piemēram, bruņurupuči un marsupiali, gadu desmitiem nav nosūtīti kosmosā.
NASA ir noraidījusi savu pieprasījumu finansēt kosmosa eksperimentus ar pārziemojošiem dzīvniekiem. Mūsdienās Griko zinātniskais darbs aprobežojas ar hibernācijas pētījumu analīzi, un viņš arī veic pats savus laboratoriskos pētījumus, pētot stāzes pelēm, gliemežus un dēles. Zinātnieks ierosināja 2015. gadā organizēt starptautisku konferenci par tupošanos, uzaicinot tajā vadošos pasaules ekspertus un apspriežot jautājumu par to, kā pārziemot var atrast pārziemojumus. NASA ir atteikusies to finansēt, taču Griko joprojām cer piesaistīt nepieciešamo naudu.
“Torpora izpētei ir nopietni šķēršļi, lai gan bez tā mēs nevaram nopietni runāt par tālsatiksmes kosmosa lidojumiem,” saka bijušais NASA astronauts un ISS apkalpes komandieris Leroy Chiao, kurš orbītā pavadīja 193 dienas no 2004. gada oktobra līdz 2005. gada aprīlim. gadā. Pētījumi ar dzīvniekiem ir īpaši izaicinošs temats, jo NASA agrāk ir kritizējusi dzīvnieku aizstāvjus. “Pat pētījumus par primātiem cilvēki uztver ar naidīgu attieksmi,” atzīmē Šaja.
Risinājums ir divās planētās
NASA novatorisko progresīvo koncepciju (NIAC) programmas vadītājs Džeisons Derlets saskata cerības iemeslu. Viņa vadībā programma kopš 2013. gada ir piešķīrusi divas inovācijas dotācijas, atbalstot viena uzņēmuma detalizētus plānus izveidot starpposma laboratoriju, kas mitinās uz Marsa, izmantojot mākslīgās hibernācijas metodes. Šī projekta vadošā kompānija SpaceWorks Enterprises ir kosmosa dizainere un NASA un Aizsardzības departamenta darbuzņēmēja. Tas atrodas Dunwoody, Džordžijas štatā, 30 kilometru attālumā no Atlantas. Uzņēmums piedalījās CubeSat formāta izveidē maziem mākslīgās zemes pavadoņiem. Bet tieši torpors piesaistīja šīs firmas prezidenta un galvenā inženiera Jāņa Bredforda (John Bradford) īpašu uzmanību.
"Es jau 15 gadus jautāju sev, kā noformēt materiālus, struktūras un vilces sistēmas, kas ļaus mums lidot uz Marsu un tā pavadoņiem," saka Bredfords. Viņš ir doktors un kosmiskās aviācijas inženieris. Bredforda ir vadījusi vairākus NASA, ASV Aizsardzības departamenta Papildu pētījumu projektu aģentūras un Gaisa spēku pētījumu laboratorijas projektus, lai izveidotu militāras spaceplanes. Viņš bija arī zinātniskās fantastikas filmas Pasažieri konsultants, kas iznāca 2016. gadā. Tur starpplanētu iedzīvotāji, kurus spēlē Dženifera Lorrence un Kriss Prats, pirms laika pamostas no mākslīgā miega. “Mēs vairs nefilmējam Apollo misiju,” skaidro Bredfords. - Nav karodziņu un pēdu nospiedumu. Mums jākļūst par divu planētu sugu."
Bredfordas medicīnas inženieru komanda izmantoja pirmo Inovatīvo progresīvo koncepciju piešķīrumu 2013. gadā, lai no stingrām konstrukcijām izstrādātu nulles gravitācijas kompaktu dzīves moduli, pamatojoties uz ISS dzīvesvietas moduli. Šajā kosmosa mājā tika nodrošināta slēgta cikla sistēma skābekļa un ūdens ražošanai, tieša pieeja pacelšanās un nosēšanās modulim, lai veiktu nosēšanos uz Marsa, kā arī dzīvības atbalsta komplekss sešiem cilvēkiem, kuriem vajadzēja ienirt torpora stāvoklī visu lidojuma laiku (no sešiem līdz deviņi mēneši).
Piedāvātā mākslīgās hibernācijas tehnika ir balstīta uz metodēm, kuras ķirurgi izmanto, lai pacientā izraisītu hipotermiju. Piemēram, dzesējošās gāzes slāpekli astronautam var piegādāt caur deguna cauruli, pazeminot smadzeņu un ķermeņa temperatūru līdz 31 grādiem. Tas ir pietiekami, lai uzturētu hibernāciju, bet tajā pašā laikā sirds nepārdzīvo un nepastāv citu komplikāciju risks. Atdzesējot, asins recēšana samazinās, atzīmē Tishermans. Viņš arī pamanīja, ka pacienti, kuri pakļauti mērenai hipotermijai (33 grādi) divas vai vairāk dienas, biežāk inficējas nekā cilvēki, kas nav atdzesēti.
SpaceWorks Enterprises kosmosa mājās modulārie mehāniskie manipulatori ir ieprogrammēti, lai veiktu darbus, vingrinātu astronautu ekstremitātes, pārbaudītu ķermeņa sensorus, iztukšotu urīna traukus un uzraudzītu barības vielu piegādi. Robotiem jānosūta elektriski impulsi astronautu muskuļiem, saglabājot tos labā formā, kā arī jāinjicē nomierinoši līdzekļi, lai nomāktu dabisko trīci. Astronautiem arī jāsaņem pilnīga parenterāla barība ar tādām vielām kā elektrolīti, D-glikoze, lipīdi, vitamīni utt. Tie tiek piegādāti ķermenim ar šķidrumu caur katetru, kas tiek ievietots krūtīs vai augšstilbā. Eksperimentālajā modulī tika izveidoti kopējā parenterālā uztura krājumi 180 dienas. Bet, ja lidojums uz Marsu ilgst ilgāk,modulī jūs varat izveidot pārtikas piegādi vēl 500 dienas.
Kopumā SpaceWork spēja samazināt kompakto biotopu kopējo svaru līdz 19,9 tonnām, ieskaitot palīgmateriālus un palīgmateriālus (zems zemes orbītas svars). Salīdzinājumam - NASA TransHab korpuss kopā ar piegādēm un piegādēm sver 41,9 tonnas. Tas ir par 52% vairāk nekā SpaceWork. Salīdzinot ar NASA SpaceWork moduli, kopējais inventāra svars ir samazināts par 70%.
NIAC programmas vadība bija ieintriģēta. “SpaceWorks iesniedza interesantu priekšlikumu,” saka Derlets. “Cilvēki ir pētījuši ziemas guļas medicīniskiem nolūkiem. Bet, cik mēs zinām, pašlaik neviens neveic konstruktīvu pētījumu par hipotermijas vai torpora izmantošanu kosmosa lidojumos."
2013. gadā NIAC vadība piešķīra SpaceWorks pirmo daļu no USD 100 000 dotācijas, lai izstrādātu paraugplatformu mākslīgi guļošiem pētījumu lidojumiem uz Marsu un tā pavadoņiem. Apkalpē bija paredzēts iekļaut četrus līdz astoņus cilvēkus. Tomēr kosmosa aģentūra iebilda pret ierosinājumu visiem apkalpes locekļiem visu mākslīgo lidojumu gulēt miera laikā. Ko darīt, ja kosmosa kuģī būs medicīniskas komplikācijas vai darbības traucējumi? Cik ilgs laiks būs vajadzīgs, līdz astronauti sāks ciest psiholoģiskus un fiziskus postījumus? Ko darīt, ja komplikācijas uz kuģa liek viņiem pamodīties agri? Un kā ir ar pakāpenisku un lēnu ķermeņa pamodināšanu un sildīšanu, pamodinot astronautu no ziemas guļas?
Šie jautājumi pamudināja SpaceWorks komandu atgriezties darbā. Viņi projektēja nodalījumu apkalpei, lai tā paliktu mākslīgā miega stāvoklī, vienlaikus nodrošinot, ka vairāki astronauti nomierināsies, lai izmēģinātu kuģi un veiktu nepieciešamos darbus (piemēram, "Kosmosa odisejā", kur divi apkalpes locekļi ceļā uz Jupiteru bija nomodā, kamēr kamēr pārējie atradās mākslīgās ziemas guļas).
Bredfordas komanda devās tālāk. Izstrādājot trīs savstarpēji savienotus dzīvo moduļus 100 pārvietotiem pasažieriem (lai apdzīvotu Marsu), viņa izveidoja kosmosa kuģi ar dzīvojamo nodalījumu, kas pilnīgi neatšķiras no visa, ko NASA bija plānojusi. SpaceWorks pārvietotajā nodalījumā ir divas kompaktas rotējošas korpusa vienības, katrā no tām ir 48 torpora pasažieri. Rotācija ar dažādu ātrumu rada mākslīgu gravitācijas spēku, kas novērš kaulu zaudēšanu.
Bet Bredfordas komandai bija cits, drosmīgāks priekšlikums. Atsevišķā dzīvojamā modulī viņa nolēma dežūrēt četrus astronautus, kuriem visā lidojuma laikā vajadzētu apkalpot kuģi un apkalpi. Kamēr viens guļ, trīs strādā, tādējādi saglabājot viņu izturību.
Lidojums uz Marsu ar SpaceX
"Guļošās apkalpes pagriešana un dažu astronautu pamodināšana skatīties ir daudz izdevīgāka nekā visu astronautu pārziemošana sešus mēnešus," sacīja Bredfords. Kosmosa kuģis ar nostādītājiem torpora stāvoklī būs vieglāks, kas ievērojami palielinās tā ātrumu, saīsinās lidojuma laiku un, iespējams, nodrošinās arī ticamāku aizsardzību pret radiāciju metabolisma palēnināšanās dēļ. Turklāt, saka Bredfords, guļošie astronauti nepiedzīvos kustību slimības, kas ir izplatīta problēma ISS iedzīvotājiem.
Lāču ziemas guļas
Bet kāda būs torpora sajūta kosmosā? Nē, runa nav par sasaldēšanu līdz nāvei kriogēnā vienībā un pēc tam tās atjaunošanu, saka akušieris-ginekologs un SpaceWorks konsultants Doug Talk, kurš terapeitisko hipotermiju izmanto, lai ārstētu bērnus, kuriem trūkst skābekļa. “Kriogēnikai šeit nav nekādu panākumu,” viņš skaidro. - Cilvēka ķermenis nav paredzēts sasaldēšanai; tas sastāv galvenokārt no ūdens, un, kad ūdens apjoms palielinās [tas notiek, kad tas sasalst], tas noved pie šūnu iznīcināšanas."
Drīzāk astronauti pārziemos kā komā. Šis ir krustojums starp bezmiega miegu un daļēji apzinātu stāvokli. “Pacientiem komā ir smadzeņu darbības cikli no šķietamās nomodīšanas līdz dziļam, bez sapņainam miegam,” skaidro Toks. Kaut arī pacienti komā nespēj pārvietoties, viņu smadzenes paliek aktīvas un pat reaģē uz ārējiem stimuliem, ieskaitot verbālās komandas.
Pārziemošie lāči piedzīvo kaut ko līdzīgu. Viņu ķermeņa temperatūra pazeminās tikai par pāris grādiem (tāpat kā ar mērenu hipotermiju cilvēkiem), un viņu metabolisms tiek samazināts par 75%. Lāči ziemeļu klimatā var pārziemot septiņus līdz astoņus mēnešus, neko neēdot un nedzerot; un grūtnieces dzemdē pēcnācējus un baro tos pat ziemas guļas laikā.
“Cilvēki, kas uzmācas, izturēsies kā lāči,” ierosina Tok. “Viņiem būs cikli no nomodīšanas līdz dziļam bez sapņainam miegam. Un tāpat kā lāči, pamostoties viņi parādīs miega trūkuma pazīmes."
2016. gada maijā NIAC vadība apstiprināja SpaceWorks projekta otro posmu, šoreiz nodrošinot to ar USD 250 000, lai turpinātu inženierzinātņu pētījumus, kā arī operatīvos un medicīniskos pētījumus. “1. fāzes projekti ir pierādījuši, ka mūsu redzējums ir reāls,” saka Derlets. "Mēs priecājamies, ka Dr Bredfords gūst panākumus."
SpaceWorks komanda ieteica dažus dzīvo moduļa dizaina uzlabojumus, kā arī eksperimentu ar mākslīgo miegu divu līdz trīs nedēļu laikā ar vairākām veselām cūkām. Cūkas, tāpat kā cilvēki, pārziemo savā dabiskajā vidē, un tāpēc viņu fizioloģiskā reakcija uz mākslīgo miegu labāk palīdzēs cilvēkiem saprast, ko sagaidīt no mokas, nekā eksperimenti ar pelēm un gliemežiem. Bet saskaņā ar Derleth teikto NASA noteikumi aizliedz finansēt cūku izpēti.
Tāpēc SpaceWorks nāca klajā ar alternatīvu priekšlikumu: visaptveroši izpētīt jau veiktos un notiekošos eksperimentus, lai nomāktu metabolismu, lai, pamatojoties uz to, tuvākajā nākotnē izveidotu rīcības programmu, lai izstrādātu nepieciešamās tehnoloģijas, kas ļaus pāriet uz cilvēku izmēģinājumiem, ieskaitot sistemātiskākus pētījumus ar dzīvniekiem. Šovasar NIAC paredzēts veikt SpaceWorks starpposma pārskatu un izlemt, vai piešķirt finansējumu vēl 250 000 USD.
"Mēs joprojām ticam, ka ir nepieciešami pētījumi par dzīvajām lietām, lai izstrādātu torpora tehnoloģijas un tās ilgstoši pielietotu," rakstīja SpaceWorks dibinātājs un izpilddirektors Džons Olds. "Un šajā solī var būt nepieciešama privātu sponsoru līdzdalība."
Tam, kurš maksā par šo darbu, būs grūti veikt eksperimentus ar dzīvniekiem, jo tas rada ētiskus jautājumus.
"Es domāju, ka NASA ir pareizi rīkoties lēnām un pakāpeniski," saka Artūrs Kaplāns, Ņujorkas Universitātes Medicīnas centra medicīnas ētikas direktors. Lai gan daudzi aizraujas ar mākslīgā miega solījumiem paplašinātu kosmosa misiju laikā, NASA nav vajadzīga papildu apgrūtināšana, ko var sagādāt dzīvnieku aizstāvji, viņš sacīja.
“Cūkas fizioloģijā ir diezgan līdzīgas cilvēkiem, tāpēc ir jēga tās izmantot eksperimentiem,” saka Kaplāns. "Un kritiķiem mēs varam teikt: cūku skaits, kas tiks pieņemts darbā šāda veida pētījumiem, būs mazāks nekā vidējais amerikāņu ēd nedēļā brokastīs."
Cilvēciskais faktors
Zinātniskās fantastikas filmās un grāmatās torpors tiek idealizēts un romantizēts, saka Kaplans. Viņi rada iespaidu, ka cilvēks var viegli iekļūt un iziet no šīs komai līdzīgās stāvokļa. Bet realitāte var būt atšķirīga.
Pēc Kaplana teiktā, pirmie eksperimenti tiks veikti ar ļoti neparastu cilvēku līdzdalību - visticamāk, tie būs testa piloti. “Šie cilvēki katru dienu riskē ar savu dzīvību; viņi saprot fizioloģiskos draudus, jo pārbauda lidmašīnas un zina, ka daudzi viņu kolēģi ir miruši. Astronauti man teica, ka viņi ir gatavi piedalīties jebkurā eksperimentā, tikai lai lidotu kosmosā. Mūsu uzdevums ir tos ierobežot,”viņš saka.
Eksperimentēšana ar cilvēkiem būs vēl nepieredzēts solis. Neviens nekad nav izmantojis hipotermiju, lai palēninātu metabolismu cilvēkiem, kuri nav slimi vai ievainoti, daudz mazāk - ārkārtīgi veseliem astronautiem.
“Mums ir daudz veselīgu cilvēku, kuri ir izteikuši vēlmi piedalīties ilgtermiņa eksperimentos ar mākslīgo miegu,” saka Tok. - Pastāv pieprasījums pēc cilvēkiem, kuri ir gatavi atdalīties no dzīves uz sešiem mēnešiem. Esmu pārliecināts, ka veselības aizsardzības iestādes to neapstiprinās."
Tikmēr Tok ir pieņēmis darbā divus terapeitiskās hipotermijas speciālistus SpaceWorks pētījumu komandā: Alejandro Rabinšteins, Mayo klīnikas Neiroloģijas intensīvās terapijas nodaļas medicīnas direktors un neirozinātnieks Kelly Drew, kurš strādā Fairbanks Aļaskas universitātē, specializējoties hibernācijā. dzīvnieki. Drew kopā ar citiem Aļaskas Universitātes Arktiskās bioloģijas institūta zinātniekiem pēta siltasiņu dzīvnieku, piemēram, ežu, Beringa zemes vāveres, un lāču pārziemošanas modeļus. Viņi cer atrisināt veselīgas hibernācijas noslēpumu un smadzeņu signālus, kas to izraisa, uzskatot, ka tas palīdzēs astronautiem pielāgoties bez blakusparādībām.
Piemēram, Beringa zemes vāverē (evrazhka) ziemā ķermeņa temperatūra pazeminās līdz nullei grādiem. Neviens zinātnieks precīzi nezina, kas iedarbina hibernācijas mehānismu. Tiesa, pastāv pieņēmums, ka īpašs smadzeņu un muskuļu receptoru - A1 adenozīna receptoru - daudzums izraisa gofera ķermeņa temperatūras pazemināšanos un liek viņam gulēt, no kura viņš pamostas astoņus mēnešus vēlāk, minimāli zaudējot kaulu un muskuļu masu.
“Adenozīns ir neiromodulators, kam ir nozīme miega stimulēšanā un smadzeņu uzbudināmības mazināšanā,” saka Drew. "Dzīvnieku smadzenēs tas ir visuresošs." Viņa injicēja hibernācijas eirās ar zālēm, kas stimulē viņu A1 adenozīna receptorus. Drew var pamodināt arī goferus, izmantojot citu medikamentu, kas bloķē šos receptorus.
Bet signalizācijas kaskāde un gēnu kopums cilvēkiem ir daudz sarežģītāki un ļoti grūti atšifrējami. Sarežģīts uzdevums ir tāds, ka pārziemošie dzīvnieki guļ dažādos veidos.
Vienīgais primāts, kas pārziemo, ir Madagaskaras pigmeju lemurs, kurš astoņus mēnešus gadā pavada spīdzināšanā, galvenokārt karstā laikā. Viņš dzīvo no tauku nogulsnēm astē. Metabolisma samazināšanās šim dzīvniekam neprasa ķermeņa temperatūras pazemināšanos.
Tikmēr Rabinšteins, kurš plāno veikt vieglas hipotermijas analīzi, lai izraisītu tvaiku, saka, ka intensīvajā terapijā kosmosā izmantotie paņēmieni var nebūt tik uzticami.
“Tas, ka mazi bērni“noslīkst”ledainā ūdenī un pēc tam nonāk pie sajūtas, ir ievērojams, un tas mums dod cerību,” viņš saka. - Bet vai mēs varam izmantot savas zināšanas [par dziļu hipotermiju], lai izveidotu maigāku hipotermiju, lai cilvēki šajā stāvoklī varētu uzturēties daudz ilgāk bez kaitīgām sekām, bez psiholoģiska un fizioloģiska stresa? Tas joprojām ir redzams, bet mēs domājam, ka pastāv iespēja."
Arielle Emmett