Anabiosis: فناوری انجماد عمیق افراد

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

هفته گذشته، گروهی از کارشناسان در نیواورلئان گرد هم آمدند تا امکان غوطه ور کردن انسان ها در خواب زمستانی مصنوعی یا مصنوعی را بررسی کنند. دانشمندان با تلاش برای درک عواملی که منجر به خواب زمستانی و بیداری مجدد در حیوانات می شود، از طبیعت یاد می گیرند.

هیچ فیلمی درباره سفر بین ستاره ای بدون خواب عمیق کامل نمی شود. "پرومته"، "مسافران"، همه جا می بینیم که چگونه شخصیت های اصلی در کابین های خواب زمستانی از خواب بیدار می شوند، فیزیولوژی شکننده خود را از حالت طولانی فسیل بی حرکت - اغلب با فوران مایعات معده، یعنی به سادگی استفراغ، دوباره شروع می کنند. این روند وحشیانه به نظر منطقی است. از این گذشته، انسان به طور طبیعی به خواب زمستانی نمی رود. اما گروه کوچکی از دانشمندان در تلاش برای غلبه بر طبیعت و قرار دادن انسان در خواب مصنوعی هستند. در صورت موفقیت، می توانند پیری را به تاخیر بیندازند، بیماری های تهدید کننده زندگی را درمان کنند و ما را به مریخ و فراتر از آن ببرند.

هفته گذشته، گروهی از کارشناسان در نیواورلئان گرد هم آمدند تا امکان غوطه ور کردن انسان ها در خواب زمستانی مصنوعی یا مصنوعی را بررسی کنند. دانشمندان با تلاش برای درک عواملی که منجر به خواب زمستانی و بیداری مجدد در حیوانات می شود، از طبیعت یاد می گیرند.

رمز و راز خواب زمستانی

چه چیزی می تواند برای غلبه بر دوره های طولانی زندگی در شرایط سرمای تهدید کننده و کمبود غذا بهتر از فرو رفتن در بیهوشی عمیق باشد؟ بیشتر دنیای حیوانات به خواب زمستانی می روند: خرس، سنجاب، جوجه تیغی. حتی پسرعموهای ما، لمور دم چاق، با کاهش ذخایر غذا، میزان متابولیسم خود را به شدت کاهش می دهند.

ما چطور؟ در حالی که ما متأسفانه به خواب زمستانی نمی رویم، برخی «معجزات» نشان می دهد که انجماد عمیق متابولیک ممکن است به حفظ بدن آسیب دیده ما برای آینده کمک کند.

در سال 1999، رادیولوژیست آنا باگنهولم هنگام اسکی در نروژ از میان یخ افتاد. تا زمانی که او نجات یافت، بیش از 80 دقیقه زیر یخ بود. از نظر کلینیکی، او مرده بود - بدون نفس، بدون نبض. دمای بدن او به 13.7 درجه سانتیگراد بی سابقه کاهش یافت.

با این حال، هنگامی که پزشکان به تدریج خون او را گرم کردند، بدن او به آرامی بهبود یافت. روز بعد، قلب دوباره راه اندازی شد. دوازده روز بعد چشمانش را باز کرد. او در نهایت بهبودی کامل پیدا کرد.

مورد باگنهولم تنها یک سرنخ است که نشان می‌دهد انسان‌ها توانایی بهبودی از حالت‌های متابولیک شدید افسرده را دارند. برای سال ها، پزشکان از هیپوترمی درمانی، کاهش دمای بدن چندین درجه در طی چند روز، برای کمک به بیماران برای مقابله با آسیب مغزی یا صرع تاخیری استفاده کرده اند.

خنک‌سازی سریع به حفظ بافت‌هایی که از جریان خون قطع شده‌اند کمک می‌کند، بنابراین برای عملکرد به اکسیژن کمتری نیاز دارند. در چین، آزمایشات افراد را تا دو هفته منجمد نگه داشته است.

وعده هیپوترمی درمانی آنقدر بزرگ است که در سال 2014 ناسا با شرکت SpaceWorks مستقر در آتلانتا همکاری کرد و بودجه اولیه برای یک خواب زمستانی سفر فضایی برای ماموریت به مریخ فراهم کرد.

اگرچه پرواز به فضا فقط چند ماه طول می کشد، اما قرار دادن فضانوردان در حالت غیرفعال می تواند مقدار غذای مورد نیاز و اندازه زیستگاه را به شدت کاهش دهد. به خواب رفتن همچنین می تواند از عوارض جانبی جدی ناشی از گرانش کم، مانند تغییرات در جریان مایع مغزی نخاعی، که می تواند بر بینایی تأثیر منفی بگذارد، جلوگیری کند.تحریک مستقیم ماهیچه ها، به لطف گهواره خواب زمستانی، می تواند از از دست دادن عضله در شرایط گرانش صفر جلوگیری کند، و وضعیت عمیق بیهوشی به طور بالقوه می تواند مشکلات روانی مانند کسالت و تنهایی را به حداقل برساند.

این پروژه وارد مرحله دوم تامین مالی شده است اما سوالات زیادی برای آن باقی مانده است. یکی از آنها با این واقعیت مرتبط است که هیپوترمی طولانی مدت تأثیر وحشتناکی بر سلامتی دارد: ممکن است لخته شدن خون، خونریزی، عفونت، نارسایی کبد ظاهر شود. در فضاپیمایی بدون تجهیزات پزشکی پیشرفته، این عوارض می تواند کشنده باشد.

مشکل دیگر این است که ما به طور کامل نمی‌دانیم وقتی حیوان به خواب زمستانی می‌رود چه اتفاقی می‌افتد. این همان چیزی است که کنفرانس نیواورلئان سعی در حل آن داشت.

الهام بیولوژیکی

دکتر هانا کری از دانشگاه ویسکانسین معتقد است که امکان غوطه ور شدن در خواب زمستانی را نه در پزشکی، بلکه در طبیعت باید جستجو کرد.

کری عادات خواب زمستانی سنجاب خشکی را مطالعه می کند، یک جونده همه چیزخوار کوچک که در چمنزارهای آمریکای شمالی پرسه می زند. از اواخر سپتامبر تا می، سنجاب زمینی در لانه های زیرزمینی به خواب زمستانی می رود و در زمستان های سخت زنده می ماند.

یکی از مشاهدات کنجکاو کری این است که میزان متابولیسم پایین تمام زمستان ادامه ندارد. حیواناتی که به طور متناوب در خواب هستند به مدت نیم روز از حالت خفتگی خود خارج می شوند و دمای بدن خود را به سطح طبیعی افزایش می دهند. با این حال، حیوانات هنوز در این دوره ها غذا نمی خورند و نمی نوشند.

دانشمندان علوم اعصاب مدتهاست به دنبال تهیه فهرستی جامع از فواید خواب بوده اند. به عنوان مثال، تحقیقات نشان می دهد که خواب به مغز کمک می کند مواد زائد سمی را از سیستم لنفاوی پاک کند و سیناپس های مغز را مجددا راه اندازی کند. اگر خواب زمستانی به خودی خود منجر به بی خوابی می شود، آیا خواب دوره ای می تواند به این امر کمک کند؟

ما هنوز نمی دانیم. اما کری معتقد است که نتایج مطالعات حیوانی نشان می دهد که در جستجوی خواب زمستانی انسان، مطالعه زیست شناسی خواب زمستانی های طبیعی نتایج بیشتری نسبت به اعمال شیوه های پزشکی مبتنی بر هیپوترمی، یعنی هیپوترمی به همراه خواهد داشت.

غوطه ور شدن مصنوعی در خواب

در حالی که کری و ویازوفسکی در حال بررسی این موضوع هستند که چگونه خواب زمستانی به حیوانات کمک می کند تا سالم بمانند، دکتر ماتئو سری از دانشگاه بولونیا در ایتالیا مسیر کمی متفاوت را در پیش گرفت: چگونه به طور مصنوعی در حیواناتی که به خواب زمستانی نمی روند، بی حسی ایجاد کنیم؟

پاسخ ممکن است در گروه کوچکی از نورون ها در ناحیه مغز رافه پالیدوس باشد. از آنجایی که متابولیسم در طول خواب زمستانی به طور چشمگیری کند می شود، مکانیسم های هورمونی و مغزی احتمالاً این فرآیند را آغاز می کنند.

در سال 2013، تیم دانشمندان او یکی از اولین کسانی بودند که موش ها را به خواب زمستانی بردند. معمولا این حیوانات در زمستان نمی خوابند. آنها با یک ماده شیمیایی به رافه پالیدوس تزریق شدند تا از فعالیت عصبی جلوگیری کنند. سری می‌گوید: این نورون‌ها معمولاً در «حفاظت تنظیم‌کننده حرارت در برابر سرما» نقش دارند، به این معنی که پاسخ‌های بیولوژیکی را تحریک می‌کنند که با کاهش دمای بدن مقابله می‌کند.

سپس موش‌ها را در یک اتاق تاریک و سرد قرار دادند و با رژیم غذایی پرچرب تغذیه کردند که به کاهش سرعت متابولیسم معروف است.

خاموش کردن نورون‌های محافظ به مدت شش ساعت منجر به کاهش شدید دما در مغز موش‌ها شد. ضربان قلب و فشار خون آنها نیز کاهش یافته و کاهش یافته است. در نهایت، الگوی امواج مغزی شبیه به الگوی امواج حیوانات در حالت خواب زمستانی طبیعی شد.

جالب ترین چیز این بود که وقتی دانشمندان "درمان" را متوقف کردند، موش ها بهبود یافتند - روز بعد آنها هیچ نشانه ای از رفتار غیر طبیعی نشان ندادند.

تلاش‌های قبلی برای القای لک‌پخت در حیواناتی که به خواب زمستانی نمی‌روند، شکست خورده است، اما این مطالعه نشان داد که مهار نورون‌ها در رافه پالیدوس برای القای حالتی شبیه خروپف ضروری است.

اگر این نتایج با مثال پستانداران بزرگتر تأیید شود، حرکت به سمت خواب زمستانی در انسان منطقی خواهد بود. Serri و دیگران در حال کار بر روی تجزیه و تحلیل بیشتر کنترل مغز بر بی حسی و نحوه هک کردن آن برای قرار دادن مغز در خواب زمستانی هستند.

بعدش چی؟

غوطه ور شدن یک فرد در حالت خواب زمستانی، خواب زمستانی، انیمیشن معلق - آن را هر چه می خواهید بنامید - هنوز با واقعیت فاصله دارد. اما نتایج تحقیقات به تدریج فاکتورهای مولکولی و عصبی را آشکار می کند که در تئوری می توانند حالت انجماد عمیق را برای ما فراهم کنند.