Ingen film om interstellare reiser er fullstendig uten dyp søvn. “Prometheus”, “Passasjerer”, overalt hvor vi ser hvordan hovedpersonene våkner i dvalenes hytter, starter deres skjøre fysiologi på nytt fra en lang tilstand av immobil fossil - ofte med utbrudd av gastrisk væske, det vil si bare oppkast. Denne brutale prosessen ser ut til å være fornuftig. Tross alt, dvaler ikke mennesker naturlig. Men en liten gruppe forskere prøver å overvinne naturen og sette en person i kunstig dvalemodus. Hvis de lykkes, kan de utsette aldring, kurere livstruende sykdommer og ta oss med til Mars og videre.
Forrige uke samlet en gruppe eksperter seg i New Orleans for å studere muligheten for å fordype mennesker i "syntetisk" dvalemodus, eller kunstig dvalemodus. Forskere lærer fra naturen og prøver å forstå faktorene som fører til dvalemodus og oppvåkning hos dyr.
Dvalenes hemmelighet
Hva kan være bedre for å overvinne lange strekk av liv i forhold med nært forestående forkjølelse og mangel på mat enn å kaste seg ned i dyp bevisstløshet? Det meste av dyreverdenen går i dvalemodus: bjørner, ekorn, pinnsvin. Til og med primatkusinene våre, den fettremte lemuren, stuper metabolsk når matforsyningen synker.
Hva med oss? Selv om vi dessverre ikke dvaler, antyder noen "mirakler" at metabolsk dypfrysing kan bidra til å bevare de skadede kroppene våre for fremtiden.
I 1999 falt radiolog Anna Bagenholm gjennom isen mens hun gikk på ski i Norge. Da hun ble reddet, hadde hun vært under isen i over 80 minutter. I det hele tatt var hun klinisk død - ingen pust, ingen puls. Kroppstemperaturen hennes falt til 13,7 grader Celsius uten enestående.
Men når legene gradvis oppvarmet blodet hennes, ble kroppen langsomt helbredet. Dagen etter ble hjertet startet på nytt. Tolv dager senere åpnet hun øynene. Hun kom seg til slutt helt.
Salgsfremmende video:
Bagenholms tilfelle er bare en anelse om at mennesker har muligheten til å komme seg fra sterkt deprimerte metabolske tilstander. I mange år har leger brukt terapeutisk hypotermi, og senket kroppstemperaturen med flere grader over flere dager, for å hjelpe pasienter med å takle hjerneskade eller forsinket epilepsi.
Rask avkjøling hjelper med å bevare vev som er blitt avskåret fra blodforsyningen, slik at de krever mindre oksygen for å fungere. I Kina holdt eksperimenter folk frossne i opptil to uker.
Løftet om terapeutisk hypotermi er så stort at NASA i 2014 samarbeidet med Atlanta-baserte SpaceWorks og ga forhåndsfinansiering for en dvalemodus for et romfart for et oppdrag til Mars.
Selv om romfarten bare varer noen måneder, kan astronauter i inaktiv tilstand drastisk redusere mengden mat som trengs og størrelsen på habitatet. Å sovne kan også forhindre alvorlige bivirkninger fra lav tyngdekraft, for eksempel endringer i cerebrospinalvæskestrømmen, noe som kan påvirke synet negativt. Direkte muskelstimulering, takket være dvalemodulen, kan forhindre tap av muskler under tyngdekraftsforhold, og en dyp tilstand av bevisstløshet kan potensielt minimere psykologiske problemer som kjedsomhet og ensomhet.
Prosjektet har gått inn i det andre stadiet av finansiering, men det gjenstår mange spørsmål. En av dem er assosiert med det faktum at langvarig hypotermi har en forferdelig effekt på helsen: blodpropp, blødning, infeksjon, leversvikt kan vises. På et romskip uten sofistikert medisinsk utstyr kan disse komplikasjonene være dødelige.
Et annet problem er at vi ikke helt forstår hva som skjer med et dyr når det går i dvalemodus. Dette var hva New Orleans-konferansen prøvde å løse.
Biologisk inspirasjon
Dr. Hannah Carey fra University of Wisconsin mener at muligheten for dvalemodus av mennesker ikke bør søkes i medisin, men i naturen.
Carey studerer dvalevanene til landsekornet, en liten altetende gnager som streifer rundt i de nordamerikanske præriene. Fra slutten av september til mai dvaler bakken ekorn i underjordiske hulker, og overlever alvorlige vintre.
En av de nysgjerrige observasjonene gjort av Carey er at lave stoffskifte ikke varer hele vinteren. Periodevis kommer sovende dyr ut av torpen i en halv dag og øker kroppstemperaturen til et normalt nivå. Imidlertid spiser eller drikker dyr fortsatt ikke i disse periodene.
Nevrovitenskapsmenn har lenge søkt å lage en omfattende liste over fordelene med søvn. For eksempel viser forskning at søvn hjelper hjernen med å fjerne giftige avfallsprodukter i lymfesystemet og gjør at hjernens synapser kan "starte på nytt". Hvis dvalemodus i seg selv fører til en tilstand av søvnmangel, kan periodiske sovner hjelpe med dette?
Vi vet ikke ennå. Men Carey mener at resultatene fra dyreforsøk viser at i jakten på menneskelig dvalemodus vil studier av biologien til naturlige dvalemodeller gi flere resultater enn å anvende medisinsk praksis basert på hypotermi, det vil si hypotermi.
Kunstig søvn
Mens Carey og Vyazovsky utforsker hvordan dvalemodus hjelper dyr med å holde seg sunne, tok Dr. Matteo Serri fra University of Bologna i Italia en litt annen vei: hvordan kunstig indusere nummenhet hos dyr som ikke dvaler?
Svaret kan ligge i en liten gruppe nevroner i raphe pallidus hjerneområdet. Siden metabolismen avtar dramatisk under dvalemodus, er det sannsynlig at hormonelle og hjernemekanismer utløser denne prosessen.
Tilbake i 2013 var forskerteamet hans en av de første som satte rotter i dvalemodus. Vanligvis sover ikke disse dyrene om vinteren. De ble injisert med et kjemikalie i raphe pallidus for å hemme nevronaktivitet. Disse nevronene er vanligvis involvert i "termoregulatorisk beskyttelse mot kulde," sier Serry, det vil si at de utløser biologiske responser som motvirker nedgangen i kroppstemperatur.
Rottene ble deretter plassert i et mørkt, kaldt rom og matet en diett med mye fett, som er kjent for å redusere metabolsk hastighet.
Å slå av forsvarets nevroner i seks timer førte til et kraftig fall i temperaturen i rottenes hjerner. Hjertesatsen og blodtrykket sank og falt også. Etter hvert begynte mønsteret av hjernebølger å ligne mønsteret til dyr i en tilstand av naturlig dvalemodus.
Det mest interessante var at da forskerne stoppet "behandlingen", kom rottene seg - allerede dagen etter viste de ingen tegn til unormal atferd.
Tidligere forsøk på å indusere torpor hos dyr som ikke dvaler, har mislyktes, men denne studien viste at hemming av nevroner i raphe pallidus er viktig for å indusere en torporlignende tilstand.
Hvis disse resultatene blir bekreftet av eksemplet med større pattedyr, vil det være fornuftig å gå videre til dvalemodus hos mennesker. Serri og andre jobber for å analysere hjernens kontroll over følelsesløshet og hvordan de kan hackes for å sette hjernen i dvalemodus.
Hva blir det neste?
Fordypningen av en person i en dvaletilstand, dvalemodus, suspendert animasjon - kaller det hva du vil - er fremdeles langt fra virkeligheten. Men forskningsresultater avslører gradvis molekylære og nevronale faktorer som i teorien kan gi oss en tilstand av dypfrysing.
Ilya Khel
