Najbezpieczniejszym sposobem podróżowania na duże odległości w kosmosie może być sztuczna hibernacja.
Pewnego dnia astronauci, upchani jak szproty do puszek po rakietach i lecący na inne planety, będą chronieni przed promieniowaniem i chorobą kosmiczną przez zmniejszenie tempa metabolizmu w organizmie. Będą hibernować przez miesiące jak niedźwiedzie, a statek kosmiczny przeniesie je w przestrzeń i czas. Prawdopodobnie będą spać w białych kokonach, podobnych do trumien, które reżyserzy futurystycznego science fiction pokazują nam w takich filmach jak 2001: Odyseja kosmiczna, Obcy i Awatar.
Ale astronauci i koloniści kosmiczni prawdopodobnie nauczą się czegoś od odwodnionych ślimaków, które mogą przetrwać ponad rok bez jedzenia. Lub w gigantycznych pandach, które żywią się niskokalorycznym bambusem. A także w pijawkach, które mogą przetrwać w ciekłym azocie; u dzieci, które wpadły do lodowatej wody, a następnie zostały poddane reanimacji; u narciarzy pogrzebanych w lawinie, ale potem powoli wracających do życia ze stanu hipotermii bez snów.
Naukowcy nazywają to zjawisko „oszołomioną hibernacją”. Kiedyś takie odrętwienie, czyli ospałość, uważano za coś dziwnego i dziwacznego i nazywano „niewrażliwością funkcji”. Obecnie jest poważnie badany, mając nadzieję na skorzystanie z długoterminowych lotów kosmicznych.
Zainteresowanie to jest częściowo spowodowane postępem w chirurgii kriogenicznej, a także nową wiedzą zdobytą w praktyce. Jeden taki przypadek został opisany w 1995 roku w czasopiśmie Prehospital and Disaster Medicine. Czteroletni chłopiec wpadł przez lód do zimnej wody na jeziorze w Hanowerze w Niemczech. Ratownicy wyciągnęli go z wody, ale nie mogli przywrócić zmysłów na miejscu. Źrenice chłopca rozszerzyły się, a jego serce zatrzymało się na pełne 88 minut. Kiedy poszkodowanego przewieziono do szpitala, jego temperatura ciała wynosiła 20 stopni, co wskazywało na ekstremalną hipotermię.
Po 20 minutach, gdy lekarze zaczęli ogrzewać klatkę piersiową chłopca, jego komory serca zaczęły się kurczyć. Po kolejnych dziesięciu minutach rytm zatokowy wrócił do normy. Po dwóch tygodniach chłopiec całkowicie wyzdrowiał i został wypisany ze szpitala. Lekarze doszli do wniosku, że lodowata woda szybko schłodziła jego organizm do stanu odrętwienia metabolicznego (otępienia), zachowując wszystkie ważne narządy i tkanki, a jednocześnie zmniejszając zapotrzebowanie na tlen do krążenia krwi. W rzeczywistości zimno uratowało mu życie. „Tego typu przypadki prowadzą do wniosku, że bardzo głęboka hipotermia może pozwolić naszym pacjentom przeżyć” - napisał w e-mailu Samuel Tisherman, profesor chirurgii na University of Maryland School of Medicine. - Najważniejsze to schłodzić mózg albo do zatrzymania przepływu krwi,lub natychmiast po zatrzymaniu. Im niższa temperatura, tym lepiej mózg poradzi sobie z brakiem przepływu krwi”.
Terapeutyczna hipotermia jest mocno ugruntowana w praktyce chirurgicznej. Eksperymenty chłodnicze rozpoczęto w latach sześćdziesiątych XX wieku, głównie na noworodkach i tych z chorobami układu krążenia. Noworodki owinięto w chłodzące koce, umieszczono w lodzie, a nawet w zaspach, aby spowolnić krążenie krwi i zmniejszyć zapotrzebowanie na tlen przed operacją serca.
Obecnie lekarze stosują łagodną hipotermię (około 31 stopni) w leczeniu niektórych noworodków w ciężkich przypadkach, takich jak przedwczesny poród lub niedotlenienie płodu. Dzieci leczone są w kapsułkach chłodzących przez 72 godziny, obniżając ich metabolizm do tego stopnia, że zaspokaja zapotrzebowanie tkanek na tlen, a mózg i inne ważne narządy zostają przywrócone.
Film promocyjny:
Podobnie chirurdzy stosują chłodzenie i hamowanie metabolizmu w leczeniu pacjentów cierpiących z powodu urazów fizycznych i urazów, takich jak zawał serca, udar, rany postrzałowe, obfite krwawienie i urazy głowy, które powodują obrzęk mózgu. W stanach nagłych anestezjolog może wprowadzić do nosa pacjenta cienki cewnik, który dostarcza chłodzący azot bezpośrednio do podstawy mózgu. W jednym eksperymencie terapeutycznym chirurdzy wprowadzają cewnik serce-płuco przez klatkę piersiową do aorty lub przez pachwinę do tętnicy udowej. Rurki te służą do dostarczania zimnego roztworu soli fizjologicznej w celu obniżenia temperatury ciała i uzupełnienia utraconej krwi. Kiedy traumatolog zatrzymuje krwawienie, płuco-serce ponownie rozpoczyna przepływ krwi, a pacjent otrzymuje transfuzję krwi.
„Jeśli zastosujesz zimno wystarczająco szybko, zanim serce zatrzyma się, najważniejsze narządy, aw szczególności mózg, będą w stanie wytrzymać zimno bez krwi przez pewien czas” - wyjaśnia Tisherman. Prowadzi badania kliniczne z zimnym roztworem soli fizjologicznej w klinice w Baltimore, próbując pomóc pacjentom w stanie krytycznym. Tisherman ma nadzieję, że będzie kontynuował swoje badania przynajmniej do jesieni 2018 roku, a może dłużej.
Wynikająca z tego hipotermia szybko spowalnia lub zatrzymuje krążenie krwi na około godzinę. W związku z tym zmniejsza się zapotrzebowanie na tlen, a chirurdzy mają czas na zagojenie zagrażających życiu ran, po czym mogą ogrzać pacjenta i przywrócić go do życia.
Zagadka odrętwienia
Obecnie wiele osób w społeczności lotniczej pokłada nadzieje w hipotermii generowanej medycznie i wynikającym z niej spowolnieniu metabolizmu jako sposobie na zaoszczędzenie miejsca, wagi, ładunku, paliwa, żywności i depresji podczas długich lotów na Marsa lub na bardziej odległe planety. Badania w tym kierunku dopiero się zaczynają. Jeden problem jest czysto medyczny. Jaki jest najlepszy sposób na wprowadzenie zdrowych astronautów w stan hibernacji? Powszechnie wiadomo o terapeutycznej hipotermii na sali operacyjnej, ale jak utrzymać ludzi w przestrzeni kosmicznej w chłodzie i hibernacji przez tygodnie, miesiące, a nawet lata? To zupełnie niezbadany obszar. Niektórzy naukowcy badający hibernację zwierząt twierdzą, że inne metody hamowania metabolizmu są lepsze. To jest specjalna dietapromieniowanie o niskiej częstotliwości, a nawet stosowanie białek wywołujących hibernację u zwierząt takich jak niedźwiedzie i susła beringa, ponieważ bezpiecznie regulują tempo metabolizmu z możliwością wyjścia z letargu.
Innym oczywistym problemem jest finansowanie. Ile pieniędzy NASA przeznaczy na badanie spowolnienia metabolicznego u zwierząt i ludzi, jeśli agencja zmniejszy budżet nawet na loty kosmiczne? Były dyrektor Ames Research Center w Kalifornii, Pete Worden, obecnie dyrektor wykonawczy projektu Breakthrough Starshot, mówi, że ponieważ NASA kładzie duży nacisk na biologię syntetyczną oraz przetrwanie i funkcjonowanie organizmów w niezwykłym środowisku, takim jak Mars, „co jest hibernacja będzie finansowana, jest prawie nieunikniona”.
Nie wszyscy podzielają ten optymizm. „Ludzie są rozczarowani” - powiedział Yuri Griko, radiobiolog wyszkolony przez NASA i czołowy badacz z działu biologii kosmicznej w Ames Center. - Kiedy satelita poleciał w kosmos w 1957 roku, moje pokolenie cieszyło się i radowało. Wierzyliśmy, że polecimy na Marsa już w XX wieku. Ale … jest XXI wiek i nigdy nie polecieliśmy na Marsa. Ludzie tacy jak ja mają poczucie osobistej urazy, ponieważ spodziewaliśmy się, że pójdziemy znacznie dalej niż teraz”.
Griko przyznaje, że badania nad obniżeniem metabolizmu są obecnie w zawieszeniu. Do NASA przyjechał w 2005 roku, a wcześniej przez pięć lat pracował w firmie biotechnologicznej Clearant, Inc., gdzie wykorzystywał promieniowanie jonizujące do blokowania aktywności patogenów w medycznych produktach krwiopochodnych, narządach do przeszczepów oraz w produktach biologicznych. Agencja kosmiczna zaprosiła następnie Griko do przeprowadzenia badań w celu ochrony astronautów przed promieniowaniem kosmicznym. Okazało się, że spowolnienie metabolizmu to jeden z najskuteczniejszych mechanizmów, jakie daje nam natura.
Kiedy zwierzęta przechodzą w stan hibernacji, ich ciało przenosi promieniowanie bez znaczącego uszkodzenia komórek. Griko uważa, że spadek metabolizmu prowadzi do zmniejszenia szkód spowodowanych promieniowaniem, ponieważ procesy biochemiczne są spowolnione, a stres oksydacyjny jest osłabiony. Niedotlenienie lub niski poziom tlenu we krwi i tkankach jest jednym z możliwych wyjaśnień efektu ochrony przed promieniowaniem. W przypadku niedotlenienia zmniejsza się tworzenie wolnego tlenu i rodników hydroksylowych. Ponieważ promieniowanie jonizujące uwalnia wolne rodniki, powodując uszkodzenia komórek, spowalniając metabolizm i zmniejszając zużycie tlenu działają w przeciwnym kierunku. Procesy te zakłócają śmierć normalnych komórek i przedłużają żywotność zdrowych komórek. Ten efekt ochronny jest znacznie wyraźniejszy w niższych temperaturach.
Griko uważa, że hibernacja może również chronić zwierzęta przed zanikiem mięśni i kości, który zwykle występuje w stanie nieważkości. Według niego, normalnie jedzący człowiek po spędzeniu 90 dni w łóżku traci ponad połowę siły mięśniowej. Ale niedźwiedź, który nic nie je i śpi w swojej jaskini mniej więcej w tym samym czasie lub trochę dłużej, traci tylko 25% siły mięśni i nie wykazuje oznak utraty masy kostnej. Naukowiec zauważa, że hibernujące zwierzęta, takie jak żółwie i torbacze, nie były wysyłane w kosmos od dziesięcioleci.
NASA odrzuciła prośbę o finansowanie eksperymentów kosmicznych ze zwierzętami w stanie hibernacji. Dziś praca naukowa Griko ogranicza się do analizy badań prowadzonych nad hibernacją, prowadzi też własne badania laboratoryjne, badając zastoje u myszy, ślimaków i pijawek. Naukowiec zaproponował zorganizowanie międzynarodowej konferencji na temat letargu w 2015 roku, zapraszając na nią czołowych światowych ekspertów i dyskutując o tym, jak można znaleźć hibernację w kosmosie. NASA odmówiła finansowania, ale Griko wciąż ma nadzieję na zebranie niezbędnych pieniędzy.
„Istnieją poważne przeszkody w badaniu letargu, chociaż bez tego nie możemy poważnie mówić o długodystansowych lotach kosmicznych” - mówi były astronauta NASA i dowódca załogi ISS Leroy Chiao, który spędził 193 dni na orbicie od października 2004 do kwietnia 2005 roku. roku. Badania na zwierzętach to szczególnie trudny temat, ponieważ NASA krytykowała w przeszłości zwolenników zwierząt. „Nawet badania nad naczelnymi są postrzegane przez ludzi z wrogością” - zauważa Chiao.
Rozwiązanie jest na dwóch planetach
Kierownik programu NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) Jason Derleth widzi powód do nadziei. Pod jego kierownictwem program przyznał dwa granty na innowacje od 2013 r., Wspierając szczegółowe plany jednej firmy dotyczące stworzenia pośredniego laboratorium na Marsie przy użyciu technik sztucznej hibernacji. Firma wiodąca w tym projekcie, SpaceWorks Enterprises, jest projektantem i wykonawcą lotnictwa kosmicznego dla NASA i Departamentu Obrony. Znajduje się w Dunwoody w stanie Georgia, 30 kilometrów od Atlanty. Firma brała udział w tworzeniu formatu CubeSat dla małych satelitów ze sztucznej ziemi. Ale to odrętwienie zwróciło szczególną uwagę prezesa i głównego inżyniera tej firmy, Johna Bradforda (John Bradford).
„Od 15 lat zadaję sobie pytanie, jak zaprojektować materiały, konstrukcje i układy napędowe, które pozwolą nam latać na Marsa i jego satelity” - mówi Bradford. Jest doktorem i inżynierem lotnictwa. Bradford kierował kilkoma projektami NASA, Agencji Zaawansowanych Projektów Badawczych Obrony i Laboratorium Badawczym Sił Powietrznych w celu budowy wojskowych samolotów kosmicznych. Był także konsultantem filmu science fiction Pasażerowie, który ukazał się w 2016 roku. Tam międzyplanetarni osadnicy, w których wcielają się Jennifer Lawrence i Chris Pratt, budzą się przed czasem ze sztucznego snu. „Nie będziemy już filmować misji Apollo” - wyjaśnia Bradford. - Żadnych flag i śladów. Musimy stać się gatunkiem dwuplanetarnym”.
Zespół inżynierów medycznych Bradforda wykorzystał pierwszy grant Innovative Advanced Concepts w 2013 roku do zaprojektowania kompaktowego modułu mieszkalnego o zerowej grawitacji ze sztywnych konstrukcji, opartego na module mieszkalnym ISS. W tym domu kosmicznym zapewniono zamknięty system produkcji tlenu i wody, bezpośredni dostęp do modułu startu i lądowania do lądowania na Marsie, a także kompleks podtrzymywania życia dla sześciu osób, które musiały pogrążyć się w stanie letargu na cały lot. dziewięć miesięcy).
Proponowana technika sztucznej hibernacji oparta jest na technikach stosowanych przez chirurgów w celu wywołania hipotermii u pacjenta. Na przykład azot w postaci gazu chłodzącego może być dostarczany astronaucie przez rurkę nosową, obniżając temperaturę mózgu i ciała do 31 stopni. To wystarczy, aby utrzymać hibernację, ale jednocześnie serce nie przechłodzi się i nie ma ryzyka innych powikłań. Tisherman zauważa, że wraz z chłodzeniem krzepnięcie krwi spada. Zauważył również, że pacjenci, którzy są narażeni na umiarkowaną hipotermię (33 stopnie) przez dwa lub więcej dni, są bardziej narażeni na infekcje niż osoby bez lodówki.
W kosmicznym domu SpaceWorks Enterprises, modułowe manipulatory mechaniczne są zaprogramowane do wykonywania prac domowych, ćwiczenia kończyn astronautów, sprawdzania czujników ciała, opróżniania pojemników na mocz i monitorowania dostarczania składników odżywczych. Roboty muszą wysyłać impulsy elektryczne do mięśni astronautów, utrzymując je w dobrej kondycji, a także wstrzykiwać środki uspokajające, aby stłumić naturalne drżenie. Astronauci muszą również otrzymywać pełne odżywianie pozajelitowe substancjami, takimi jak elektrolity, D-glukoza, lipidy, witaminy i tak dalej. Są dostarczane do organizmu wraz z płynem przez cewnik wprowadzany do klatki piersiowej lub uda. W module eksperymentalnym utworzono zapasy całkowitego żywienia pozajelitowego na 180 dni. Ale jeśli lot na Marsa potrwa dłużej,w module możesz stworzyć zapas jedzenia na kolejne 500 dni.
Ogólnie rzecz biorąc, SpaceWork był w stanie zmniejszyć całkowitą wagę modułu Compact Habitat do 19,9 ton, w tym materiały eksploatacyjne i materiały eksploatacyjne (waga dla niskiej orbity okołoziemskiej). Dla porównania, jednostka mieszkalna TransHab należąca do NASA, wraz z zaopatrzeniem i zaopatrzeniem, waży 41,9 tony. To o 52% więcej niż SpaceWork. W porównaniu z modułem SpaceWork NASA całkowita waga zapasów została zmniejszona o 70%.
Kierownictwo programu NIAC było zaintrygowane. „SpaceWorks przedstawił interesującą propozycję” - mówi Derlet. „Ludzie badali hibernację do celów medycznych. Ale o ile nam wiadomo, nikt obecnie nie prowadzi konstruktywnych badań nad zastosowaniem hipotermii lub letargu w lotach kosmicznych”.
W 2013 roku zarząd NIAC przekazał SpaceWorks pierwszą część dotacji w wysokości 100 000 dolarów na opracowanie wzorowej platformy do sztucznego usypiania lotów badawczych na Marsa i jego satelity. Załoga miała liczyć od czterech do ośmiu osób. Agencja kosmiczna sprzeciwiła się jednak propozycji umieszczenia wszystkich członków załogi w sztucznym śnie przez cały czas trwania lotu. A jeśli wystąpią komplikacje medyczne lub awarie statku kosmicznego? Jak długo potrwa, zanim astronauci zaczną cierpieć z powodu uszkodzeń psychicznych i fizycznych? Co się stanie, jeśli komplikacje na pokładzie wymagają wczesnego wstawania? A co ze stopniowym i powolnym budzeniem się i rozgrzewaniem ciała podczas wybudzania astronauty ze stanu hibernacji?
Te pytania popchnęły zespół SpaceWorks do pracy. Zaprojektowali przedział dla załogi, aby pozostawała w stanie sztucznego snu, pod warunkiem, że kilku astronautów będzie się budzić na zmianę, aby pilotować statek i wykonywać niezbędne prace (jak w "Odysei kosmicznej", gdzie dwóch członków załogi w drodze na Jowisza nie spało, podczas gdy podczas gdy reszta była w sztucznej hibernacji).
Zespół Bradforda poszedł dalej. Projektując trzy połączone ze sobą jednostki mieszkalne dla 100 wysiedlonych pasażerów (w celu zaludnienia Marsa), stworzyła statek kosmiczny z przedziałem mieszkalnym, który jest zupełnie inny niż wszystko, co planowała NASA. Przesunięta zatoka SpaceWorks zawiera dwie kompaktowe obrotowe jednostki mieszkalne, z których każda mieści 48 letnich pasażerów. Obrót z różnymi prędkościami tworzy sztuczną siłę grawitacji, która zapobiega utracie kości.
Ale zespół z Bradford miał inną, bardziej odważną propozycję. W oddzielnym module mieszkalnym zdecydowała się umieścić na służbie czterech astronautów, którzy mieliby służyć statkowi i załodze przez cały lot. Gdy jeden śpi, trzy pracują, utrzymując w ten sposób swoją siłę.
Lot na Marsa SpaceX
„Obracanie załogi śpiącej i budzenie niektórych astronautów na obserwację jest bardziej korzystne niż hibernacja wszystkich astronautów przez pół roku” - mówi Bradford. Statek kosmiczny z osadnikami w stanie letargu będzie lżejszy, co znacznie zwiększy jego prędkość, skróci czas lotu, a być może również zapewni bardziej niezawodną ochronę przed promieniowaniem z powodu spowolnienia metabolizmu. Ponadto, mówi Bradford, śpiący astronauci nie doświadczą choroby lokomocyjnej, która jest częstym problemem mieszkańców ISS.
Niedźwiedź hibernacja
Ale jakie będzie uczucie letargu w kosmosie? Nie, nie chodzi o zamrożenie na śmierć w urządzeniu kriogenicznym, a następnie rewitalizację, mówi Doug Talk, położnik-ginekolog i konsultant SpaceWorks, który stosuje terapeutyczną hipotermię w leczeniu dzieci z niedoborem tlenu. „Kriogenika nie odnosi tu żadnego sukcesu” - wyjaśnia. - Ciało ludzkie nie jest przeznaczone do zamrażania; składa się głównie z wody, a kiedy woda zwiększa swoją objętość [dzieje się tak, gdy zamarza], prowadzi to do zniszczenia komórek”.
Raczej astronauci będą hibernować jak śpiączka. Jest to skrzyżowanie snu bez snów i stanu półświadomości. „Pacjenci w śpiączce mają cykle aktywności mózgu od pozornego czuwania do głębokiego snu bez snów” - wyjaśnia Tock. Chociaż pacjenci w śpiączce nie mogą się poruszać, ich mózgi pozostają aktywne, a nawet reagują na bodźce zewnętrzne, w tym polecenia werbalne.
Niedźwiedzie w hibernacji doświadczają czegoś podobnego. Temperatura ich ciała spada tylko o kilka stopni (jak w przypadku umiarkowanej hipotermii u ludzi), a metabolizm spada o 75%. Niedźwiedzie w klimacie północnym mogą hibernować przez siedem do ośmiu miesięcy bez jedzenia i picia; a ciężarne samice rodzą potomstwo i karmią je nawet w stanie hibernacji.
„Ludzie w letargu będą zachowywać się jak niedźwiedzie” - sugeruje Tok. „Będą mieli cykle od przebudzenia do głębokiego snu bez snów. I podobnie jak niedźwiedzie, budząc się, będą okazywać oznaki braku snu."
W maju 2016 r. Kierownictwo NIAC zatwierdziło drugą fazę projektu SpaceWorks, tym razem przekazując 250 000 USD na dalsze badania inżynieryjne, operacyjne i medyczne. „Projekty pierwszej fazy dowiodły, że nasza wizja jest prawdziwa” - mówi Derlet. „Cieszymy się, że doktor Bradford robi postępy”.
Zespół SpaceWorks zasugerował pewne ulepszenia projektowe modułu mieszkalnego, a także eksperyment ze sztucznym snem przez okres dwóch do trzech tygodni z kilkoma zdrowymi świniami. Świnie, podobnie jak ludzie, nie hibernują w swoim naturalnym środowisku, dlatego ich fizjologiczna reakcja na sztuczny sen pomoże ludziom lepiej zrozumieć, czego można oczekiwać od letargu niż eksperymenty na myszach i ślimakach. Jednak według Derletha zasady NASA zabraniają finansowania badań na świniach.
Dlatego SpaceWorks wystąpił z alternatywną propozycją: kompleksowe zbadanie już przeprowadzonych i trwających eksperymentów w celu zahamowania metabolizmu, aby na tej podstawie stworzyć program działań na najbliższą przyszłość w celu opracowania niezbędnych technologii, które umożliwią przejście do badań na ludziach, w tym bardziej systematycznych badań na zwierzętach. Tego lata NIAC ma przeprowadzić okresowy przegląd SpaceWorks i zdecydować, czy przeznaczyć kolejne 250 000 dolarów na finansowanie.
„Wciąż wierzymy w potrzebę badań nad istotami żywymi, aby rozwijać technologie torporu i stosować je w dłuższej perspektywie” - napisał założyciel i dyrektor generalny SpaceWorks John Olds. „A ten krok może wymagać udziału prywatnych sponsorów”.
Ktokolwiek płaci za tę pracę, będzie miał trudności z przeprowadzaniem eksperymentów na zwierzętach, ponieważ rodzi to pytania etyczne.
„Myślę, że NASA ma rację, postępując powoli i stopniowo” - mówi Arthur Caplan, dyrektor etyki medycznej w New York University Medical Center. Chociaż wielu jest entuzjastycznie nastawionych do perspektywy sztucznego snu podczas długich lotów kosmicznych, NASA nie potrzebuje dodatkowego kłopotu, jaki mogą spotkać zwolennicy zwierząt, powiedział.
„Świnie są pod względem fizjologicznym dość podobne do ludzi, więc warto używać ich do eksperymentów” - mówi Kaplan. „A krytykom możemy powiedzieć tak: liczba świń, które zostaną rekrutowane do tego rodzaju badań, będzie mniejsza niż przeciętny Amerykanin zjada w ciągu tygodnia na śniadanie”.
Czynnik ludzki
W filmach i książkach science fiction odrętwienie jest wyidealizowane i romantyczne, mówi Kaplan. Sprawiają wrażenie, że osoba może łatwo wejść i wyjść ze stanu przypominającego śpiączkę. Ale rzeczywistość może być inna.
Według Kaplana pierwsze eksperymenty zostaną przeprowadzone z udziałem bardzo nietypowych osób - najprawdopodobniej będą to piloci testowi. „Ci ludzie każdego dnia ryzykują życiem; rozumieją zagrożenia fizjologiczne, ponieważ testują samoloty i wiedzą, że wielu ich kolegów zginęło. Astronauci powiedzieli mi, że są gotowi do udziału w każdym eksperymencie, tylko do lotu w kosmos. Naszym zadaniem jest ich powstrzymanie”- mówi.
Eksperymenty na ludziach będą krokiem bezprecedensowym. Nikt nigdy nie stosował hipotermii do spowolnienia metabolizmu u osób, które nie są chore lub kontuzjowane, a tym bardziej u wyjątkowo zdrowych astronautów.
„Mamy wielu zdrowych ludzi, którzy wyrazili chęć uczestniczenia w długoterminowych eksperymentach ze sztucznym snem” - mówi Tok. - Istnieje stłumiony popyt na ludzi, którzy są gotowi oderwać się od życia na sześć miesięcy. Jestem pewien, że władze zdrowotne tego nie zaakceptują”.
W międzyczasie Tok zwerbował dwóch specjalistów od hipotermii terapeutycznej do zespołu badawczego SpaceWorks: Alejandro Rabinsteina, dyrektora medycznego Neurology Intensive Care Unit w Mayo Clinic oraz neurobiolog Kelly Drew, która pracuje w Fairbanks na Uniwersytecie Alaska, specjalizując się w hibernacji. Zwierząt. Drew wraz z innymi naukowcami z Instytutu Biologii Arktyki Uniwersytetu Alaska bada wzorce hibernacji zwierząt stałocieplnych, takich jak jeże, susła beringa i niedźwiedzie. Mają nadzieję rozwiązać tajemnicę zdrowej hibernacji i sygnałów mózgowych, które ją wyzwalają, wierząc, że pomoże to astronautom przystosować się bez skutków ubocznych.
Na przykład u beringii suskiej (evrazhka) zimą temperatura ciała spada do zera stopni. Żaden naukowiec nie wie dokładnie, co uruchamia mechanizm hibernacji. Prawdą jest, że istnieje przypuszczenie, że specjalny receptor mózgowo-mięśniowy - receptor adenozyny A1 - prowadzi do obniżenia temperatury ciała wiewiórki i zasypiania, z którego budzi się osiem miesięcy później z minimalną utratą masy kostnej i mięśniowej.
„Adenozyna to neuromodulator, który odgrywa rolę w stymulowaniu snu i zmniejszaniu pobudliwości mózgu” - mówi Drew. „Jest wszechobecny w mózgach zwierząt”. Wstrzyknęła do hibernacji euras lek, który stymuluje ich receptory adenozyny A1. Drew może również obudzić susły, używając innego leku, który blokuje te receptory.
Ale kaskada sygnalizacyjna i zestaw genów u ludzi są znacznie bardziej skomplikowane i bardzo trudne do rozszyfrowania. Komplikuje to zadanie, że hibernujące zwierzęta śpią na różne sposoby.
Jedynym naczelnym, który hibernuje, jest lemur karłowaty z Madagaskaru, który spędza osiem miesięcy w roku w letargu, głównie w czasie upałów. Żyje ze złogów tłuszczu na ogonie. Spadek metabolizmu u tego zwierzęcia nie wymaga obniżenia temperatury ciała.
Tymczasem Rabinstein, który planuje przeprowadzić łagodną analizę hipotermii w celu wywołania letargu, twierdzi, że techniki stosowane na oddziale intensywnej terapii w kosmosie mogą nie być tak niezawodne.
„Fakt, że małe dzieci„ topią się”w lodowatej wodzie, a potem wracają do zmysłów, jest niezwykły i daje nam nadzieję” - mówi. - Ale czy możemy zastosować naszą wiedzę [o głębokiej hipotermii] do wywołania łagodniejszej hipotermii, tak aby ludzie mogli przebywać w tym stanie znacznie dłużej bez szkodliwych konsekwencji, bez stresu psychicznego i fizjologicznego? To się jeszcze okaże, ale uważamy, że jest szansa”.
Arielle Emmett