Навигация по сайтуНавигация по сайту

От Земли до Марса в один сон

Для космонавтов, летающих на большие расстояния, единственным безопасным способом путешествовать может стать погружение в гибернацию (спячку, глубокий сон).

Гибернация - состояние замедленной жизнедеятельности организма вследствие снижения уровня его обмена веществ, в т. ч. потребления кислорода; к естественной относят зимнюю спячку животных. 

Гибернация искусственная - вызываемая применением лекарственных средств, блокирующих активность вегетативной нервной системы; проводится с целью защиты организма в условиях воздействия чрезвычайных повреждающих факторов (хирургическое вмешательство, травма, инфекционная болезнь и пр.).

Представители SpaceWorks (подрядчик NASA) предложили способы транспортировки пассажиров на Марс с помощью «искусственно вызванной гибернации»

Однажды, когда космонавты отправятся в космические путешествия к другим планетам в жестяной банке, единственным способом их защиты от радиации и укачивания может стать замедление их метаболизма до всего лишь доли типичной для них скорости. Они будут помещены в гибернацию, в которой, например, пребывают медведи в холодные зимние месяцы, и будут проходить огромные космические расстояния в течение многих месяцев за раз, даже того не замечая. Есть вероятность, что космонавты буду спать в белоснежных кабинах, как в таких футуристических фильмах, как «2001 год: Космическая одиссея», «Чужие» или «Аватар».

Хотя космонавтам и космическим колонистам можно много чему научиться и у дикой природы. Например: секреты выживания можно узнать, изучая обезвоженных улиток, способных выжить более года, при этом ничего не поглощая; огромных панд, живущих на низкокалорийном бамбуке; пиявок, переносящих ванны из жидкого азота; детей, почти утонувших в замерзших водоемах и затем спасенных и вернувшихся к жизни; и лыжников, погребенных под лавиной и затем возрожденных после пребывания в сверххолодном состоянии, похожем на сон.

Ученые называют такое явление «вынужденный период неподвижности». Некогда считающаяся странной, вынужденная гибернация (также называемая анабиозом) сейчас серьезно рассматривается как один из возможных способов долгосрочной транспортировки людей в космосе.

Повышенный интерес к данной теме частично вызван прогрессом в сфере хирургических вмешательств при низких температурах, а также совершенствующимся пониманием таких случаев, как то, что было засвидетельствовано в 1995 г. в научном журнале “Prehospital and Disaster Medicine”. Так, в Ганновере, Германия, четырехлетний мальчик провалился под лед замерзшего озера. Группе спасателей удалось вытащить его на поверхность, но не удалось вернуть его к жизни на месте. Его зрачки не двигались и были расширены, и его сердце остановилось на целых 88 минут. В момент поступления в больницу температура его тела составляла не больше 20°С, были заметны симптомы сильнейшей гипотермии.

Двадцать минут спустя, когда врачи боролись за его жизнь и пытались согреть грудную полость мальчика, желудочки его сердца вновь начали сокращаться. Еще 10 минут спустя его сердце продолжило биться в нормальном синусовом ритме. Мальчик полностью выздоровел, и через 2 недели его уже выписали из больницы. Врачи считали, что ледяные воды озера резко охладили его тело до состояния защитной метаболической инертности, сохраняя все жизненно важные органы и ткани и в то же время сокращая нужду в кислороде в крови, результатом чего стало спасение жизни мальчика. Такие случаи и являются причиной того, «почему мы считаем, что глубокая гипотермия позволяет пациентам выжить, - сообщает Сэмюель Тишерман (Samuel Tisherman), профессор хирургии из Мэрилендского университета в Колледж-Парке, США. - Ключевым этапом является заморозка мозга либо до того, как остановится поток крови, либо сразу после того, как останавливается кровообращение. Чем холоднее [он становится], тем дольше мозг способен выдержать без циркуляции крови».

В настоящее время терапевтическая гипотермия стала частью хирургических вмешательств. Экспериментальные операции с охлаждением начались еще в 1960-х гг., в большинстве случаев это были неонатальные и сердечные операции. Младенцев заворачивали в охлажденные простыни или лед или даже помещали в нечто вроде сугроба, чтобы замедлить кровообращение и уменьшить необходимость в кислороде перед операцией на сердце.

В наши дни врачи применяют методику введения в умеренную гипотермию  (приблизительно 31,5°С) в качестве основы лечения новорожденных, находящихся в критическом состоянии, например, преждевременно рожденные младенцы или пострадавшие от внутриутробной кислородной недостаточности (гипоксии). Новорожденных помещают в холодные капсулы на 72 часа, что уменьшает уровень их метаболизма в достаточной мере, для того чтобы сократить потребность в кислороде в тканях и позволить мозгу и другим жизненно важным органам восстановиться.

По тем же причинам хирурги применяют методики охлаждения и торможения метаболизма для лечения пациентов, пострадавших от получения различных физических травм: сердечного приступа, инсульта, огнестрельных ранений, сильной потери крови и травм головы, вызывающих отек головного мозга. В чрезвычайных ситуациях анестезиологи могут ввести в нос пациента специальную тонкую трубку, поставляющую охлаждающий азот прямо к основанию мозга. В рамках экспериментального лечения хирурги внедряют катетеры для экстракорпорального кровообращения через грудную клетку в аорту или через пах в бедренную артерию. Через эти трубки они подают охлажденный солевой раствор с целью уменьшения температуры тела и восстановления потерянной крови. После того как хирургу удается остановить кровотечение, аппарат для сердечно-легочной реанимации возобновляет циркуляцию крови и пациенту делают переливание.

«Если Вы охладитесь достаточно сильно, прежде чем остановится сердце, жизненно важные органы, в особенности мозг, некоторое время будут способны выдержать состояние холода без прилива крови», - объясняет Сэмюель Тишерман. Ученый проводит в Балтиморе, США, клинические испытания по введению охлажденной солевой жидкости пациентам, получивших чрезвычайно сильные травмы. Он полагает, что исследование продлится как минимум до осени 2018 г. и, вероятно, еще дольше. Результирующая гипотермия стремительно затормаживает или останавливает кровообращение приблизительно на один час, значительно сокращая потребность в кислороде и давая хирургам ценное время на заживление смертельно опасных ран и последующее согревание пациента.

Загадка гибернации

На сегодняшний день специалисты в области авиации и космонавтики рассматривают вызванную медицинским путем гибернацию и результирующий метаболический стаз в качестве способа экономии места и массы, а также уменьшения груза, топлива, провизии и смягчения фрустрации, вызванной долгосрочным полетом к Марсу или другим, более удаленным планетам. Исследования в данной сфере только начались. Одна из возникших проблем касается медицины:  каков самый безопасный метод введения здоровых космонавтов в состояние гибернации? Даже несмотря на то, что терапевтическая гипотермия понимается и активно используется в операционной, способ сохранения людей далеко в открытом космосе в охлажденном усыпленном состоянии на протяжении недель, месяцев и даже лет пока является неизвестной областью исследований. Некоторые ученые, исследующие длительную диапаузу у животных, полагают, что существуют лучшие способы подавления метаболизма: специализированная диета, подвержение радиации низких частот и даже внедрение специальных белков, запускающих процесс гибернации у таких животных, как медведь или берингийский суслик,  способных безопасно осуществлять контроль над уровнем своего метаболизма.

Космонавт Скотт Келли в одном из симуляторов в Центре подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина, Москва, 2015 г. Скотт Келли провел целый год на борту МКС под наблюдением с целью выявления долгосрочного действия пребывания в открытом космосе на тело человека, чтобы использовать эти данные в исследованиях долгосрочных космических полетов

Другим очевидным камнем преткновения является финансирование. Как NASA отдаст предпочтение изучению торможения метаболического состояния как человека, так и животных, если бюджет исследовательских проектов организации постоянно сокращается? Пит Уорден (Pete Worden), бывший директор Исследовательского центра Эймса в Калифорнии (отделение NASA), США, и на данный момент руководитель научно-исследовательского проекта Breakthrough Starshot, сообщает, что с вниманием NASA к синтетической биологии и возможности организмов выживать и функционировать в экзотических местностях, таких как Марс, «вполне вероятно, что проекты по изучению гибернации будут спонсированы».

Однако такой оптимизм можно обнаружить не у всех. «Люди недовольны, - утверждает Юрий Грико, обученный в Москве радиобиолог в NASA, а также ведущий исследователь в биологическом подразделении Исследовательского центра Эймса. - Когда в 1957 г. в космос отправили первый спутник, наше поколение было так взволновано, так вдохновлено, и мы верили, что к наступлению нового тысячелетия мы окажемся на Марсе. Но… мы до сих пор не на Марсе. Это задевает таких людей, как я, потому что мы надеялись, что достигнем большего прогресса, чем сейчас».

Юрий Грико признает, что исследование по подавлению метаболизма находится в подвешенном состоянии. Он начал работать в NASA с 2005 г. после пяти лет работы в биотехнической фирме Clearant, применяя радиоактивное излучение с целью дезактивации патогенов в полученных из крови лечебных средствах и трансплантируемых органах, а также коммерческих препаратах. Затем представители NASA пригласили Юрия Грико участвовать в своих исследованиях и разрабатывать способы защиты астронавтов от космической радиации.

Как оказалось, подавление метаболизма является одним из самых эффективных механизмов, которые имеются в распоряжении природы. Когда животные входят в состояние гибернации, их тела способны пережить губительное воздействие радиации без получения вреда клеткам. Юрий Грико считает, что угнетение обмена веществ уменьшает вред, наносимый радиацией, ввиду замедления биохимических процессов и облегчения чрезмерного окислительного стресса. Гипоксия - редуцированное потребление кислорода - это одно из возможных объяснений противолучевого действия: в состоянии гипоксии продуцирование свободных кислородных и гидроксильных радикалов уменьшается. В силу того, что радиоактивное излучение высвобождает свободные радикалы, тем самым нанося ущерб клеткам, уменьшение уровня  метаболизма и потребления кислорода делают ровно обратное: они сокращают нормальную клеточную смерть и продлевают жизнь здоровых клеток. Такой защитный эффект проявляется еще сильнее при более низких температурах.

Юрий Грико полагает, что гибернация также защищает животных от развития мышечной атрофии и потери костной ткани, которым подвержены люди в условиях микрогравитации. Как сообщает ученый, люди, соблюдающие сбалансированную диету, но ограниченные постельным режимом в течение 90 дней, теряют чуть более половины своей мышечной массы. Однако медведи, совсем ничего не потребляющие и проводящие в своей берлоге тот же промежуток времени или даже немного больше, теряют только 25% мышечной массы, и у них совсем не наблюдается потери костных тканей. Все же ученый отмечает, что ни одно животное, способное впадать в спячку, будь то черепахи или сумчатые мыши, не пробыли в космосе десятилетиями.

Представители NASA все-таки отказали ученому в финансировании его проекта по проведению экспериментального полета животных в спячке. На данный момент его деятельность сводится к метаанализу уже существующих исследований гибернации, а также работе в лаборатории над метаболическим стазом у мышей, пиявок и улиток. В 2015 г. Юрий Грико предложил провести конференцию по вопросам диапаузы, где бы собралась вся ключевая информация по современным исследованиям и могли быть представлены возможности их космического применения, однако в NASA отказались спонсировать проект.

«На пути исследования гибернации стоят серьезные проблемы, если мы действительно хотим путешествовать в глубины космоса», - сообщает Лерой Чиао (Leroy Chiao), бывший космонавт NASA и командующий МКС, который провел 193 дня на орбите в период между октябрем 2004 г. и апрелем 2005 г. Эксперименты с животными особенно трудно проводить, так как представителям NASA постоянно приходится конфликтовать с защитниками прав животных. «Даже небольшое исследование приматов вызывает у людей серьезное негодование», - добавляет космонавт.

Межпланетное гражданство

Джейсон Дерлет (Jason Derleth), руководитель программы Института передовых разработок NASA в Вашингтоне, США, считает, что все еще есть причины для надежды. Под руководством Джейсона Дерлета с 2013 г. институтом были разыграны два инновационных гранта, один из которых был призван поддержать детально разработанный план переправления первых поселенцев на Марс с помощью гибернации. Лидер проекта - SpaceWorks Enterprises - это проектная организация-подрядчик, пытающаяся разработать космические корабли для NASA и Департамента безопасности США. Единственное, что сдерживает воображение президента компании SpaceWorks Джона Брэдфорда (John Bradford), так это проблемы с гибернацией.

«На протяжении 15 лет я спрашивал себя, как можно разработать такие материалы, конструкции и двигательные установки, чтобы можно было отправить миссию на Марс и его луны», - сообщает Джон Брэдфорд. Ученый обладает степенью доктора в области авиа- и ракетостроения и уже был руководителем нескольких проектов NASA, Управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США и Исследовательской лаборатории военно-воздушных сил США, работая над проектированием орбитальных самолетов. Он также был консультантом фильма «Пассажиры», в котором Дженнифер Лоуренс и Крис Прэтт сыграли межпланетных колонистов, преждевременно проснувшихся из гибернации. «Мы больше не осуществляем миссию Apollo: больше никаких шагов и флагов, - утверждает ученый. - Нам необходимо стать межпланетным видом».

Несмотря на то, что берингийский суслик находится в спячке две трети года, у него не наблюдается сильной потери мышечной или костной ткани. Нейробиолог Келли Дрю изучает повадки представителей данного вида в надежде найти полезное применение полученных данных 

Команда врачей и инженеров Джона Брэдфорда использовала один из двух грантов, выданных Институтом передовых разработок NASA в 2013 г., чтобы спроектировать компактное поселение с жесткой структурой, основанное на проекте модулей МКС. В поселении должны функционировать замкнутые системы фильтрации воды и воздуха, иметься в наличии взлетно-посадочные корабли и поддержка для команды из 6 человек, каждый из которых был бы погружен в состояние гибернации на 6-9 месяцев полета до Марса.

Предложенные медицинские мероприятия основаны на методах, схожих с теми, что используются во время оперативных вмешательств с помощью индукции гипотермии. Например, можно было бы снабжать космонавтов жидким азотом через носовой катетер, снижая температуру мозга и тела до 31-36°С - показателей, близких к нормальным и достаточных для поддержания состояния инертности без переохлаждения сердца и увеличения риска развития осложнений. Как сообщает Сэмюель Тишерман, охлаждение ослабевает способность организма к свертыванию крови. Врач также отмечает, что пациенты, охлажденные до умеренного уровня гипотермии (34°С) на 48 часов или более, заражались бо́льшим количеством инфекций, нежели другие пациенты.

В жилом отсеке космического корабля SpaceWorks специально запрограммированные роботы могли бы выполнять рутинную работу, осуществлять манипуляции конечностями астронавтов, проверять сенсоры на теле пассажиров и катетеры, а также подачу питательных веществ. Роботы могли бы подавать слабый электрический ток к мышцам космонавтов, чтобы поддерживать их тонус, а также вводить седативные препараты, чтобы избежать возникновения судорог и спазмов. Астронавты получали бы полное парентеральное питание, в рамках которого все питательные вещества - декстроза, жидкости, витамины и другие - поступали бы в организм в форме жидкости через катетер, введенный через грудную клетку или бедро. В рамках программы SpaceWorks модуль снабжен запасами полного парентерального питания на 180 дней; если же команда будет пребывать на Марсе дольше, модуль будет снабжен питанием на 500 дней.

С учетом всех показателей вес мобильной точки проживания на Марсе, разработанной компанией SpaceWorks, удалось сократить до 19,9 тонн. Сравните: обитаемый отсек TransHab, разработанный NASA, весит 41,9 тонн, если учитывать все установленные предметы потребления. Это равняется 52%-му уменьшению массы. По сравнению с моделью NASA, в прототипе SpaceWorks удалось сократить общее число предметов потребления на 70%.

Представители Института передовых разработок проявили большой интерес к данной идее. «SpaceWorks сделали интересное предложение, - сообщает Джейсон Дерлет. - Люди изучали диапаузу для медицинского применения. Но мы не обнаружили никого, кто бы проводил инженерное исследование того, что́ анабиоз или гибернация могли бы сделать с самой организацией миссии».

В 2013 г. Институт передовых разработок наградил компанию SpaceWorks грантом в 100.000 долларов для проведения разработок капсул для помещения человека в состояние анабиоза для исследовательских космических миссий, то есть таких, в которых 4-8 членов экипажа отправляются к Марсу или его лунам. Агентство отказалось от идеи помещения в анабиоз всех членов команды сразу на все время полета. Что будет с осложнениями, касающимися здоровья самих космонавтов или корабля? Как долго астронавты смогут пробыть в гибернации без получения серьезного физического и психологического ущерба? Что, если какое-либо возникшее осложнение потребует их преждевременного пробуждения? Что делать с медленным пробуждением и временем, которое потребуется, чтобы согреть членов экипажа и пробудить их ото сна?

Летательный аппарат для космических исследований с небольшой командой из 6 человек, где обслуживание будет осуществляться роботами

Эти вопросы отправили инженеров и ученых из SpaceWorks делать доработки. Они спроектировали жилой модуль с использованием технологии введения в гибернацию, в котором постоянно хотя бы несколько космонавтов находились в сознании, а остальные бы сменяли друг друга и по очереди просыпались, чтобы осуществлять пилотирование космического аппарата и решать возникающие проблемы. Например, два астронавта могут оставаться в сознании, пока другие спят; затем двое бодрствующих засыпают, а на службу заступают двое других, и так по очереди.

После этого команда Джона Брэдфорда продвинулась еще дальше. Спроектировав три связанных жилых модуля на 100 пассажиров для миссий «класса заселения», другими словами, для колонистов, команда ученых сделала прототип космического корабля и жилого помещения, которые были далеки от планов NASA. Судно для транспортировки колонистов, разработанное компанией, включает в себя 2 компактных вращающихся жилых модуля, в каждом из которых можно разместить 48 пассажиров в состоянии анабиоза. Вращение с разной скоростью поможет создать искусственную гравитацию, чтобы сократить потерю костных тканей у космонавтов.

Однако другое, храброе предложение от SpaceWorks - «дежурная кабина» - представляет собой отдельный жилой модуль, в котором можно разместить 4 астронавта-наблюдателя, которые бы дежурили во время миссии. Две пары могли бы по очереди входить в анабиоз, чтобы осуществлять контроль над тем, чтобы все шло по плану.

«Мы получаем преимущество в 80%, если одни члены команды просыпаются циклично, пока другие спят, нежели помещать в гибернацию всех одновременно на 6 месяцев», - утверждает Джон Брэдфорд. Космический корабль, осуществляющий транспортировку колонистов в анабиозе, был бы легче, что позволило бы развить большие скорости, сократить время полета и, возможно, более успешно защитить пассажиров от радиации ввиду противолучевого действия метаболического стаза. Как сообщает Брэдфорд, астронавтов в гибернации не укачает, что является большой проблемой при доставке на МКС.

Медвежий сон

Но каково это - быть в спячке в космосе? Как заявляет Даг Толк (Doug Talk), акушер и консультант в SpaceWorks, применяющий терапевтическую гипотермию для лечения младенцев с кислородной недостаточностью, это будет не то же самое, что и криозаморозка с последующим воскрешением. «[У криогеники] не было успехов в этой сфере, - утверждает Даг Толк. - Человеческое тело не предназначено для заморозки; оно в основном состоит из воды, а когда вода расширяется [например, при заморозке], возникает повреждение клеток».

Скорее всего, состояние, в котором будут пребывать космонавты, будет похоже на кому, то есть они будут находиться между сном без сновидений и полусознательным состоянием. «У пациентов с комой регистрируются циклы мозговой активности, колеблющиеся от состояния почти бодрствования до сна без быстрой фазы», - объясняет Даг Толк. Несмотря на то, что пациенты с комой неспособны пошевелиться, их мозг остается активным и даже реагирует на внешние стимулы, включая вербальные команды.

 Три связанных жилых модуля для миссий «класса заселения»

Примерно такой же является гибернация у медведей; температура их тела опускается лишь на несколько градусов (примерно как и у людей с умеренной гипотермией), в то время как их метаболизм сокращается на 75%. Медведи из северных районов способны пребывать в спячке 7-8 месяцев без еды и воды, причем они могут пребывать в состоянии гибернации во время беременности, то есть матери могут перенести роды и даже некоторое время кормить потомство, все еще находясь в спячке.

«В состоянии гибернации кто-то будет функционировать, как медведи, - предполагает Даг Толк. - Они будут вновь и вновь сменять фазы сна, не входя в быструю фазу и оставаясь в сознании. И, как и медведи, когда они наконец проснутся, им покажется, что они не выспались».

В мае 2016 г. Институт передовых разработок одобрил вторую фазу проекта SpaceWorks, на этот раз выделив дополнительные 250.000 долларов, чтобы расширить инженерные, оперативные и медицинские исследовательские планы первой фазы. «Проекты первой фазы доказали, что то, о чем они говорят, является правдой, - сообщает Джейсон Дерлет. - Мы рады видеть прогресс доктора Брэдфорда».

В дополнение к совершенствованию систем жизнедеятельности в модулях, команда SpaceWorks предложила провести двух- или трехнедельное тестирование гибернации на небольшой группе здоровых свиней. Как и люди, свиньи по природе не впадают в спячку; именно поэтому их физиологическая реакция на введение в состояние анабиоза позволит нам понять, чего следует ожидать. Этого, вполне очевидно, не смогут дать исследования на сурках или улитках. Однако по словам Джейсона Дерлета, правила агентства не позволят NASA финансировать проект с поросятами.

По этой причине представители SpaceWorks сделали альтернативное предложение: проанализировать уже существующие эксперименты по подавлению метаболизма с целью составления  плана действий по технологической разработке на ближайшее время, что включает в себя более тщательное изучение животных, за чем последуют испытания на человеке. Этим летом Институт передовых разработок рассмотрит промежуточные результаты SpaceWorks и примет решение, дать ли им дополнительные 250.000 долларов.

«Мы продолжаем полагать, что исследование живого объекта чрезвычайно необходимо для совершенствования системы введения в анабиоз на долгое время, - утверждает основатель компании SpaceWorks и исполнительный директор Джон Олдс (John Olds). - Для этого, вероятно, потребуются частные спонсоры».

Вне зависимости от того, кто осуществляет финансирование, эксперименты с животными все равно окажутся трудновыполнимыми, так как вызывают этические разногласия.

«Я думаю, что представители NASA правы: лучше продвигаться медленно», - сообщает Артур Кэплан (Arthur Caplan), директор отдела врачебной этики в Медицинском центре Лангон при Университете Нью-Йорка. По его мнению, несмотря на то, что погружение в анабиоз на длительное время пребывания в космосе вызывает у некоторых энтузиазм, в NASA все же не желают разрешать проблемы, возникающие из-за защитников животных.

«В физиологическом плане свиньи похожи на людей, именно поэтому они являются рациональной животной моделью для проведения экспериментов, - констатирует Артур Кэплан. - Стоит разочаровать всех критиков: число свиней, вовлеченных в данное исследование, даже близко не сравнится с количеством, которое съедает на завтрак за неделю средний американец».

Человеческий фактор

По словам Кэплана, фильмы и книги в жанре научная фантастика, несомненно, приукрасили гибернацию, внушая мысль, что люди смогут с легкостью входить в это состояние и выходить из него. Однако в реальности это совсем не так.

Артур Кэплан предполагает, что первыми людьми, кто испытает вхождение в инертное состояние, станут необычные люди, скорее всего, летчики-испытатели. «Эти люди рискуют каждый день; они понимают, каков может быть физиологический риск, так как они испытывают реактивные самолеты и знают много коллег, погибших на службе. Некоторые астронавты говорили мне, что подпишутся на любой эксперимент, лишь бы вновь оказаться в космосе. Наша работа состоит в их сдерживании».

В научной фантастике давно иллюстрируется гибернация в качестве средства перенесения полета на астрономические расстояния. В фильме «Чужие» 1986 г. группа морских котиков проспала весь трехнедельный полет до планеты LV-426 

Испытания на человеке станут беспрецедентным этапом. Никто еще не пробовал применять гипотермию в качестве средства подавления метаболизма человека без травм и повреждений или кого-либо другого, чье здоровье хотя бы немного хуже, чем у космонавта.

«К нам обратилось большое количество здоровых людей, согласных на долгосрочные эксперименты по введению в анабиоз, - сообщает Даг Толк. - У нас есть неудовлетворенный спрос на людей, готовых выпасть из жизни на 6 месяцев. Я уверен, высшие инстанции это не одобрят».

Тем временем Даг Толк пригласил в исследовательскую команду SpaceWorks двух экспертов в области терапевтической гипотермии  - Алеханро Рабинштейна (Alejandro Rabinstein), главврача из неврологического отделения реанимации в медицинском центре Mayo Clinic, США, и Келли Дрю (Kelly Drew), нейробиолога из Аляскинского университета в Фэрбенксе, США, изучающего гибернацию у животных. Келли Дрю и другие ученые из Аляскинского университета проводят исследование характера гибернации эндотермических животных, таких как еж, берингийский суслик и медведь. Они стремятся найти ключ к успешному введению людей в состояние здоровой  гибернации и достижению сигнального каскада в мозге, который и приводит к спячке, таким образом, чтобы полученные результаты можно было адаптировать и применять для космических путешествий без побочных эффектов.

Например, в зимнее время берингийский суслик охлаждает свое тело до температуры 0°С. Ни один исследователь до сих пор не догадался, что именно вызывает гибернацию у этого вида, хотя предполагается, что определенный мозговой и мышечный рецептор, а именно аденозиновый рецептор типа А1, заставляет суслика охлаждаться, делает его сонливым и позволяет ему сохранить мышечную и костную массу во время спячки.

«Аденозин - это нейромодулятор, играющий роль для сна и сокращения возбудимости мозга, - утверждает Келли Дрю. - Он встречается повсеместно в мозге животных». В ходе экспериментов исследовательнице удалось искусственно погрузить сусликов в гибернацию, после того как она ввела им специальный препарат, стимулирующий А1-аденозиновые рецепторы. Келли Дрю также может пробудить берингийских сусликов ото сна, используя другой препарат, блокирующий тот же рецептор.

Сигнальный каскад и генетическое строение человека намного труднее расшифровать. Задание становится еще сложнее, так как все впадающие в спячку животные пребывают в состоянии гибернации по-разному.

Единственный известный, впадающий в спячку примат - Мадагаскарский толстохвостый карликовый лемур - проводит в состоянии гибернации 7 месяцев в году, чаще всего в горячих водах; он выживает, расходуя жир, хранящийся в его хвосте. Низкая скорость метаболизма данного животного не требует понижения температуры его тела.

Тем временем Алеханро Рабинштейн планирует оказать помощь компании SpaceWorks с оценкой целесообразности использования умеренной гипотермии с целью введения в анабиоз и сообщает, что технологии, применяемые в отделении реанимации, могут быть не столь надежны для исследования космоса.

«Случаи, когда дети тонули и выживали в замерзших водоемах и озерах, удивительны и дают нам надежду, - сообщает врач. - Но можем ли мы преобразовать это [понимание глубокой гипотермии] в умеренную степень гипотермии, которая позволит людям переносить ее в течение более долгого времени без получения повреждений, как физиологических, так и психологических? Придется установить это опытным путем, но мы думаем, что все же есть шанс».

Опубликовано: 09.05.2017 в 01:44

Похожие статьи

Вперед Назад

Комментарии

Комментарии отсутствуют

Выберите себе хорошего специалиста!

Понравилось? Поделитесь с друзьями или разместите у себя: