Kõige turvalisem viis kosmoses pikkade vahemaade läbimiseks võib olla kunstlik talveunerežiim.
Kunagi astronaudid, mis on täidisega nagu raketipurkides kilud ja lendavad teistele planeetidele, kaitsevad kehas ainevahetuse kiiruse vähenemise tõttu kiirguse ja kosmosehaiguste eest. Nad talvituvad kuude kaupa nagu karud ning kosmoseaparaadid kannavad neid läbi ruumi ja aja. Tõenäoliselt magavad nad valgetes kookonites, sarnaselt kirstudega, mida futuristliku ulme režissöörid näitavad meile filmides nagu 2001: Kosmose odüsseia, Tulnukas ja Avatar.
Kuid astronaudid ja kosmosekolonistid õpivad tõenäoliselt dehüdreeritud tigudest midagi või kaks, mis võivad üle aasta ellu jääda ilma midagi söömata. Või hiiglaslikes pandades, mis toituvad madala kalorsusega bambusest. Ja ka kaanid, mis võivad vedelas lämmastikus ellu jääda; lastel, kes langesid jäävette ja seejärel elustati; suusatajates, kes on maetud laviini, kuid naasevad siis unistamatult hüpotermia olekust.
Teadlased nimetavad seda nähtust "uniseks talveuneks". Kunagi peeti sellist torpoori ehk torpoori millekski kummaliseks ja võõraks ja seda kutsuti "funktsioonide tundmatuseks". Nüüd uuritakse seda tõsiselt, loodetakse pikaajalistest kosmoselendudest kasu saada.
See huvi on osaliselt tingitud edusammudest krüogeense kirurgia alal ning ka praktikas omandatud uutest teadmistest. Ühest sellisest juhtumist teatati 1995. aastal ajakirjas Prehospital and Disaster Medicine. Nelja-aastane poiss kukkus Saksamaal Hannoveri järvel jää kaudu külma vette. Päästjad tõmbasid ta veest välja, kuid ei suutnud teda kohapeale mõistusele viia. Poisi õpilased laienesid ja ta süda peatus 88 minutit. Kannatanu haiglasse viimisel oli tema kehatemperatuur 20 kraadi, mis näitas äärmist hüpotermiat.
Pärast 20 minutit, kui arstid hakkasid poisi rindkere õõnsust soojendama, hakkasid ta südame vatsakesed kokku tõmbama. Veel kümne minuti pärast normaliseerus siinusrütm. Kahe nädala jooksul paranes poiss täielikult ja viidi haiglast välja. Arstid jõudsid järeldusele, et jääkülm vesi jahutas tema keha kiiresti metaboolse tuimani (torpori) seisundisse, säilitades kõik elutähtsad elundid ja kuded ning vähendades samal ajal vereringeks vajalikku hapnikuvajadust. Tegelikult päästis külm ta elu. "Sellised juhtumid panevad meid mõtlema, et väga sügav hüpotermia võib meie patsientidel ellu jääda," kirjutas Marylandi ülikooli meditsiinikooli kirurgiaprofessor Samuel Tisherman meilis. - Peaasi, et aju jahutatakse, kuni verevool peatub,või kohe pärast peatumist. Mida madalam temperatuur, seda paremini saab aju hakkama verevoolu puudumisega."
Terapeutiline hüpotermia on kirurgilises praktikas kindlalt kinnitatud. Külmutuskatsed algasid 1960ndatel aastatel peamiselt vastsündinute ja südame-veresoonkonna haigustega patsientidega. Vastsündinud mähiti jahutavatesse tekkidesse, pandi jäässe ja isegi triividesse, et aeglustada vereringet ja vähendada hapnikutarvet enne südameoperatsiooni.
Tänapäeval kasutavad arstid kerget hüpotermiat (umbes 31 kraadi) teatud vastsündinute raviks rasketel juhtudel, näiteks enneaegse sünnituse või loote hüpoksia korral. Lapsi ravitakse jahutuskapslites 72 tundi, alandades nende ainevahetust sellisel määral, et kudede hapnikuvajadus oleks täidetud, samal ajal kui aju ja muud elutähtsad elundid taastatakse.
Reklaamvideo:
Samuti kasutavad kirurgid jahutamist ja ainevahetuse pärssimist patsientide ravimisel, kes kannatavad füüsiliste vigastuste ja vigastuste, näiteks südameinfarkti, löögi, haavahaava haavade, rohke verejooksu ja peavigastuste all, mis põhjustavad ajuturse. Hädaolukordades saab anestesioloog sisestada patsiendi ninasse õhukese kateetritoru, mis tarnib jahutavat lämmastikku otse aju alusesse. Ühes ravikatses sisestavad kirurgid südame-kopsumasina kateetri läbi rindkere aordi või kubeme kaudu reiearterisse. Neid torusid kasutatakse külma soolalahuse väljastamiseks, et vähendada kehatemperatuuri ja asendada kaotatud verd. Kui traumatoloog peatab verejooksu, käivitab südame-kopsumasin uuesti verevoolu ja patsient saab vereülekande.
"Kui te rakendate külmetust piisavalt kiiresti enne südame seiskumist, suudavad elutähtsad organid ja eriti aju mõnda aega külma ilma vereta vastu pidada," selgitab Tisherman. Ta viib Baltimore'i kliinikus läbi kliinilisi uuringuid külma soolalahusega, püüdes aidata kriitiliselt vigastatud patsiente. Tisherman loodab oma uurimistööd jätkata vähemalt 2018. aasta sügiseni ja võib-olla ka kauem.
Tekkinud hüpotermia aeglustub kiiresti või peatab vereringe umbes tunniks. Sellest lähtuvalt väheneb hapnikuvajadus ja kirurgidel on aega eluohtlike haavade paranemiseks, mille järel saavad nad patsiendi soojendada ja ta uuesti ellu viia.
Torpori mõistatus
Täna loodavad paljud kosmose- ja kosmosevaldkonnas lootused meditsiiniliselt tekitatud hüpotermiale ja sellest tingitud ainevahetuse aeglustumisele, mis aitab säästa ruumi, kaalu, lasti, kütust, toitu ja depressiooni pikkade lendude korral Marsile või kaugematele planeetidele. Sellesuuringud alles algavad. Üks probleem on puhtalt meditsiiniline. Milline on parim viis tervislike astronautide talvitumiseks? Operatsioonitoas esineva terapeutilise hüpotermia kohta on hästi teada, kuid kuidas hoida kosmoses viibivaid inimesi jahedas ja talveune nädalaid, kuid ja isegi aastaid? See on täiesti uurimata ala. Mõned teadlased, kes uurivad loomade talvitumist, väidavad, et muud metabolismi pärssimise meetodid on paremad. See on eriline dieetmadala sagedusega kiirgus ja isegi valkude kasutamine, mis kutsuvad esile talvitumist loomadel, nagu näiteks karud ja Beringi maa-oravad, sest need reguleerivad ohutult ainevahetuse kiirust võimalusega tornist väljuda.
Teine ilmne probleem on rahastamine. Kui palju raha NASA eraldab loomade ja inimeste ainevahetuse aeglustumise uurimiseks, kui agentuuril kärbitakse eelarvet isegi kosmoselendude jaoks? Californias Amesi teaduskeskuse endine direktor Pete Worden, nüüd projekti Breakthrough Starshot tegevdirektor, ütleb, et kuna NASA paneb suurt rõhku sünteetilisele bioloogiale ning organismide ellujäämisele ja toimimisele ebaharilikes keskkondades nagu Mars, siis “mis on rahastatakse talvitumist, see on peaaegu vältimatu."
Seda optimismi ei jaga kõik. "Inimesed on pettunud," ütles NASA koolitatud radiobioloog ja Amesi keskuse kosmosebioloogia osakonna juhtivteadur Juri Griko. - Kui satelliit lendas 1957. aastal kosmosesse, rõõmustas mu põlvkond ja rõõmustas. Uskusime, et lendame Marsile juba 20. sajandil. Kuid … käes on 21. sajand ja me ei lendanud kunagi Marsile. Minusugustel inimestel on isiklik pahameel, sest me eeldasime, et läheme palju kaugemale kui praegu."
Griko tunnistab, et ainevahetuse alandamise uuringud on praegu üürikesed. Ta asus NASAsse tööle 2005. aastal ning enne seda töötas ta viis aastat biotehnoloogiaettevõttes Clearant, Inc., kus ta kasutas ioniseerivat kiirgust, et tõkestada patogeenide aktiivsus meditsiiniliste veretoodete, siirdamisorganite ja bioloogiliste toodete osas. Seejärel kutsus kosmoseagentuur Griko läbi uuringuid, et kaitsta astronaute kosmosekiirguse eest. Selgus, et ainevahetuse aeglustamine on üks tõhusamaid mehhanisme, mis meile looduse poolt antakse.
Kui loomad talveunevad, kannab nende keha radiatsiooni, kahjustamata seejuures rakke. Griko usub, et ainevahetuse vähenemine viib kiirgusest põhjustatud kahju vähenemiseni, kuna biokeemilised protsessid aeglustuvad ja oksüdatiivne stress nõrgeneb. Hüpoksia ehk madal hapnikusisaldus veres ja kudedes on radiatsiooni varjestava mõju üks võimalik seletus. Hüpoksiaga väheneb vabade hapniku- ja hüdroksüülradikaalide moodustumine. Kuna ioniseeriv kiirgus vabastab vabad radikaalid, põhjustades rakkudele kahjustusi, aeglustades ainevahetust ja vähendades hapniku tarbimist, toimivad need vastupidises suunas. Need protsessid häirivad normaalsete rakkude surma ja pikendavad tervete rakkude elu. See kaitsev toime avaldub palju madalamatel temperatuuridel.
Griko usub, et talveune võib kaitsta loomi ka lihaste ja luude atroofia eest, mis toimub tavaliselt nulljõu korral. Tema sõnul kaotab normaalselt sööv inimene pärast 90 päeva voodis veetmist rohkem kui poole oma lihasjõust. Karu, kes ei söö midagi ja magab umbes sama aja jooksul või veidi kauem oma denos, kaotab oma lihasjõust vaid 25% ja luuhõrenemise märke pole. Teadlane märgib, et talveunevaid loomi, nagu kilpkonnad ja marsupiaalsed, pole aastakümneid kosmosesse saadetud.
NASA on eitanud oma taotlust rahastada kosutavaid katseid talvitunud loomadega. Täna piirdub Griko teaduslik töö talvitumist käsitlevate uuringute analüüsimisega ning ta viib läbi ka omaenda laboratoorseid uuringuid, uurides hiirte, tigude ja kaanide staasi. Teadlane tegi ettepaneku korraldada 2015. aastal rahvusvaheline tsentrifuugide teemaline konverents, kutsudes sinna maailma juhtivaid eksperte ja arutades küsimust, kuidas talvitumist võib leida kosmosest. NASA on keeldunud selle rahastamisest, kuid Griko loodab siiski koguda vajalikku raha.
"Torpoori uurimisel on olulisi takistusi, kuigi ilma selleta ei saa tõsistest rääkida kaugemaa-lendudest," ütles NASA endine astronaut ja ISS-i meeskonna ülem Leroy Chiao, kes veetis orbiidil 193 päeva 2004. aasta oktoobrist 2005. aasta aprillini. aastal. Loomauuringud on eriti väljakutsuv teema, sest NASA on minevikus loomade pooldajaid kritiseerinud. “Isegi primaatide uurimist vaadeldakse inimeste vaenulikult,” märgib Chiao.
Lahendus on kahes planeedis
NASA uuenduslike täiustatud kontseptsioonide (NIAC) programmijuht Jason Derleth näeb lootuse põhjust. Tema juhtimisel on programm alates 2013. aastast andnud välja kaks innovatsioonitoetust, millega toetatakse ühe ettevõtte detailseid kavasid luua kunstliku talvitumise tehnika abil Marsile eluruum. Selle projekti juhtiv ettevõte SpaceWorks Enterprises on NASA ja kaitseministeeriumi kosmosetehnika kujundaja ja töövõtja. See asub Georgia osariigis Dunwoody's, Atlantast 30 kilomeetri kaugusel. Ettevõte osales CubeSat formaadi loomisel väikeste kunstlike maa-satelliitide jaoks. Kuid just torpoor tõmbas selle ettevõtte presidendi ja peainsener John Bradfordi (John Bradford) erilise tähelepanu alla.
"Olen 15 aastat endalt küsinud, kuidas kujundada materjale, konstruktsioone ja tõukejõusüsteeme, mis võimaldaksid meil lennata Marsile ja selle satelliitidele," räägib Bradford. Ta on doktorikraad ja kosmosetehnika insener. Bradford on juhtinud mitmeid NASA, Kaitse edasijõudnute uurimisprojektide agentuuri ja õhuväe teadusuuringute labori projekte sõjaliste spatseppide ehitamiseks. Ta oli ka 2016. aastal välja tulnud ulmefilmi Passengers konsultant. Seal ärkavad planeetidevahelised asunikud, keda mängivad Jennifer Lawrence ja Chris Pratt, enne tähtaega kunstlikust unest. "Me ei filmi enam Apollo missiooni," selgitab Bradford. - lippe ja jalajälgi pole. Meist peab saama kahe planeedi liik."
Bradfordi meditsiinitehnika meeskond kasutas esimest Innovatiivsete täiustatud kontseptsioonide stipendiumi 2013. aastal, et kujundada ISS-i elamismooduli põhjal jäikadest konstruktsioonidest nullgravitatsiooniga kompaktne elumoodul. Selles kosmosemajas pakuti suletud tsüklisüsteemi hapniku ja vee tootmiseks, otsest juurdepääsu õhkutõusmis- ja maandumismoodulile marsruudil Marsil, aga ka elu toetavat kompleksi kuuele inimesele, kes pidid kogu lennuaja jooksul (kuuest kuni kuueni) sukelduda torpoori olekusse. üheksa kuud).
Kavandatud kunstliku talvitumise tehnika põhineb tehnikal, mida kirurgid kasutavad patsiendil hüpotermia esilekutsumiseks. Näiteks võib jahutusgaasi lämmastikku astronaudile tarnida ninatuubi kaudu, alandades aju ja keha temperatuuri 31 kraadini. Sellest piisab talveunerežiimi säilitamiseks, kuid samal ajal süda ei jahtuda ja muude komplikatsioonide oht puudub. Jahtumisega väheneb verehüübimine, märgib Tisherman. Samuti märkas ta, et patsiendid, kes puutuvad mõõduka hüpotermiaga (33 kraadi) kahe või enama päeva jooksul, on tõenäolisemalt nakatunud kui külmatajad.
SpaceWorks Enterprisesi kosmosekodus on modulaarsed mehaanilised manipulaatorid programmeeritud tegema majapidamistöid, tegema astronautide jäsemeid, kontrollima kehaandureid, tühjendama uriinianumaid ja jälgima toitainete kohaletoimetamist. Robotid peavad saatma astronautide lihastele elektrilisi impulsse, hoides neid heas vormis, ning süstima ka rahusteid, et pärssida loomulikku värinat. Astronaudid peavad saama ka täielikku parenteraalset toitumist selliste ainetega nagu elektrolüüdid, D-glükoos, lipiidid, vitamiinid jne. Need tarnitakse kehasse vedelikuga kateetri kaudu, mis sisestatakse rinna või reide. Katsemoodulis loodi kogu parenteraalse toitumise varud 180 päevaks. Aga kui lend Marsile kestab kauem,moodulis saate luua toiduga varustamise veel 500 päevaks.
Üldiselt suutis SpaceWork vähendada kompaktse elupaika kogumassi 19,9 tonnini, sealhulgas tarbekaubad ja kulumaterjalid (maapinna orbiidi madal mass). Võrdluseks - NASA TransHabi korpus koos tarvikute ja tarvikutega kaalub 41,9 tonni. See on 52% rohkem kui SpaceWork. Võrreldes NASA SpaceWorki mooduliga on varude kogukaalu vähendatud 70%.
NIAC programmi juhtimine oli intrigeeritud. “SpaceWorks tegi huvitava ettepaneku,” ütleb Derlet. “Inimesed on talvitumist uurinud meditsiinilistel eesmärkidel. Kuid nii palju kui me teame, ei vii keegi praegu läbi konstruktiivset uuringut hüpotermia või torpoori kasutamise kohta kosmoselendudel."
NIAC juhtkond andis 2013. aastal SpaceWorksile 100 000 dollari suuruse toetuse esimese osa, et töötada välja näidisplatvorm Marsi ja selle satelliitide kunstlike uneuuringute lendude jaoks. Meeskonda pidi kuuluma neli kuni kaheksa inimest. Kosmoseagentuur oli aga vastu ettepanekule panna kõik meeskonnaliikmed kogu lennu ajaks kunstlikku magama. Mis saab siis, kui kosmoseaparaadil on meditsiinilisi tüsistusi või talitlushäireid? Kui kaua võtab aega, kuni astronaudid saavad kannatada psühholoogiliselt ja füüsiliselt? Mis saab siis, kui pardal olevad komplikatsioonid nõuavad nende varase ärkamist? Kuidas on lood keha järkjärgulise ja aeglase ärkamise ning soojendamisega, kui astronaut talveunest üles äratada?
Need küsimused tõukasid SpaceWorksi meeskonna uuesti tööle. Nad kavandasid kambri meeskonnale kunstliku une seisundisse jäämiseks, nähes ette, et mitmed astronaudid hakkavad laeva lootsimisel ja vajalike tööde tegemisel kordamööda ärkama (nagu "Kosmose odüsseias", kus kaks Jupiterisse teel olnud meeskonnaliiget olid ärkvel, samal ajal kui samal ajal kui ülejäänud olid kunstlikus talveunerežiimis).
Bradfordi meeskond läks kaugemale. Kavandades 100 omavahel ümberasustatud reisija jaoks kolme omavahel ühendatud elamisüksust (Marsi asustamiseks), lõi ta kosmoselaeva elamisruumiga, mis on täiesti erinev kõigest, mida NASA oli kavandanud. SpaceWorksi nihutatud laht sisaldab kahte kompaktset pöörlevat korpuseüksust, millest igaüks sisaldab 48 torpoori reisijat. Erinevatel kiirustel pöörlemine loob kunstliku gravitatsioonijõu, mis hoiab ära luude hõrenemise.
Kuid Bradfordi meeskonnal oli veel üks, julgem ettepanek. Eraldi elamismoodulis otsustas naine panna valve alla neli astronauti, kes peaksid laeva ja meeskonda teenima kogu lennu vältel. Kui üks magab, töötavad kolm, säilitades sellega oma jõu.
SpaceXi lend Marsile
"Magava meeskonna pööramine ja mõne astronaudi vaatamise äratamine on kasulikum kui kõigi astronautide kuue kuu hibernatsioon," ütles Bradford. Kosmoselaev koos asustajatega torpoori olekus on kergem, mis suurendab tunduvalt selle kiirust, lühendab lennuaega ja võib ainevahetuse aeglustumise tõttu võimaldada ka usaldusväärsemat kaitset kiirguse eest. Lisaks ütleb Bradford, et magavad astronaudid ei koge liikumishaigust, mis on ISS-i elanike tavaline probleem.
Karu talveune
Milline on aga kosmose aisting? Ei, see ei tähenda krüogeenses üksuses surnuks külmutamist ja seejärel taaselustamist, ütleb sünnitusarst-günekoloog ja SpaceWorksi konsultant Doug Talk, kes kasutab terapeutilist hüpotermiat hapnikuvaeste laste raviks. "Krüogeenikatel pole siin edu," selgitab ta. - inimkeha ei ole ette nähtud külmunuks; see koosneb peamiselt veest ja kui vee maht suureneb [see juhtub siis, kui see külmub], põhjustab see rakkude hävimist."
Pigem talvituvad astronaudid nagu koomas. See on rist unetu une ja poolteadliku seisundi vahel. “Koomas põdevatel patsientidel on ajutegevuse tsüklid näilisest ärkvelolekus sügavast unenäolisest unest,” selgitab Tock. Kuigi koomas olevad patsiendid ei suuda liikuda, jäävad nende ajud aktiivseks ja reageerivad isegi välistele stiimulitele, sealhulgas verbaalsetele käsklustele.
Talveune karud kogevad midagi sarnast. Nende kehatemperatuur langeb vaid mõne kraadi (nagu inimestel mõõduka hüpotermia korral) ja nende ainevahetus väheneb 75%. Põhjapoolse kliimaga karud võivad talvituda seitse kuni kaheksa kuud ilma midagi söömata või joomata; ja rasedad naised sünnitavad järglasi ja toidavad neid isegi talveunest.
“Torpivad inimesed käituvad nagu karud,” soovitab Tok. “Neil on tsüklit ärkvelolekust sügava unistamatu unevani. Ja nagu karud, näitavad nad ärgates unepuuduse märke."
NIAC juhtkond kiitis 2016. aasta mais heaks SpaceWorksi projekti teise etapi, eraldades seekord sellele 250 000 dollarit inseneriuuringute, aga ka operatiiv- ja meditsiiniliste uuringute jätkamiseks. "Esimese etapi projektid on tõestanud, et meie visioon on tõeline," ütleb Derlet. "Meil on hea meel, et dr Bradford teeb edusamme."
SpaceWorksi meeskond soovitas elava mooduli mõningaid parandusi, aga ka eksperimenti kunstliku unega kahe kuni kolme nädala jooksul mitme terve siga abil. Sead, nagu ka inimesed, ei talvitu oma loomulikus keskkonnas ja seetõttu aitab nende füsioloogiline reaktsioon kunstlikule unele paremini inimestel mõista, mida torpoorilt oodata, kui hiirte ja tigude katsetega. Kuid Derlethi sõnul keelavad NASA reeglid sigade uuringute rahastamise.
Seetõttu tuli SpaceWorks välja alternatiivne ettepanek: uurida põhjalikult juba läbi viidud ja käimasolevaid katseid ainevahetuse pärssimiseks, et selle põhjal luua lähituleviku tegevusprogramm vajalike tehnoloogiate väljatöötamiseks, mis võimaldaks üleminekut inimkatsetele, sealhulgas ka süstemaatilisemad uuringud loomadega. Sel suvel peab NIAC läbi viima SpaceWorksi vaheülevaate ja otsustama, kas eraldada veel 250 000 dollarit raha.
"Usume jätkuvalt, et torpotehnoloogiate väljatöötamiseks ja pikaajaliseks rakendamiseks on vaja uurida elusolendeid," kirjutas SpaceWorksi asutaja ja tegevjuht John Olds. "Ja see samm võib nõuda erasponsorite osalemist."
Kes selle töö eest maksab, on loomkatseid keeruline läbi viia, kuna see tekitab eetilisi küsimusi.
"Ma arvan, et NASA-l on õigus tegutseda aeglaselt ja järk-järgult," ütleb New Yorgi ülikooli meditsiinikeskuse meditsiinieetika direktor Arthur Caplan. Ehkki paljud on entusiastlikud kunstliku une lubaduse üle pikaajaliste kosmosemissioonide ajal, ei vaja NASA täiendavat vaeva, mida loomade eestkõnelejad võivad saada, ütles ta.
“Sead on füsioloogias üsna sarnased inimestele, seetõttu on mõistlik neid katseteks kasutada,” ütleb Kaplan. "Ja kriitikutele võime seda öelda: selliste uuringute jaoks värvatavate sigade arv on väiksem kui keskmine ameeriklane sööb nädalas hommikusööki."
Inimfaktor
Ulmefilmides ja raamatutes idealiseeritakse ja romantiseeritakse torpoori, nendib Kaplan. Need jätavad mulje, et inimene saab sellesse koomasarnasesse olekusse kergesti siseneda ja sealt lahkuda. Kuid tegelikkus võib olla erinev.
Kaplani sõnul viiakse esimesed katsed läbi väga ebaharilike inimeste osalusel - suure tõenäosusega on tegemist katsepilootidega. „Need inimesed riskivad iga päev oma eluga; nad saavad aru füsioloogilistest ohtudest, kuna nad katsetavad lennukeid ja teavad, et paljud nende kolleegid on surnud. Astronaudid ütlesid mulle, et nad on valmis osalema kõigis katsetes, lihtsalt selleks, et lennata kosmosesse. Meie ülesanne on neid ohjeldada,”ütleb ta.
Inimkatsed on enneolematu samm. Keegi pole kunagi kasutanud hüpotermiat, et aeglustada ainevahetust inimestel, kes pole haiged ega vigastatud, veelgi vähem erakordselt tervetel astronautidel.
“Meil on palju terveid inimesi, kes on avaldanud soovi osaleda kunstliku unega pikaajalistes katsetes,” ütleb Tok. - Inimeste jaoks, kes on valmis kuueks kuuks elust lahti ühendama, on olemas nõudmine. Olen kindel, et tervishoiuasutused ei kiida seda heaks."
Vahepeal on Tok värvanud SpaceWorksi uurimisrühma kaks terapeutilise hüpotermia spetsialisti: Aleoro Rabinstein, Mayo kliiniku neuroloogia intensiivravi osakonna meditsiinidirektor ja neuroteadlane Kelly Drew, kes töötab Alaska ülikoolis Fairbanksis ja on spetsialiseerunud talvitumisele. loomad. Drew uurib koos teiste Alaska ülikooli arktilise bioloogia instituudi teadlastega soojavereliste loomade, näiteks siilide, Beringi maa-oravate ja karude talvitumisharjumusi. Nad loodavad lahendada tervisliku talvitumise müsteeriumi ja seda käivitavad ajusignaalid, uskudes, et see aitab astronautidel kohaneda ilma kõrvaltoimeteta.
Näiteks Beringi maa-oraval (evrazhka) talvel langeb kehatemperatuur nullini. Ükski teadlane ei tea täpselt, mis käivitab talveunerežiimi. Tõsi, eksisteerib eeldus, et spetsiaalne aju- ja lihasretseptor - A1-adenosiini retseptor - põhjustab maa-orava kehatemperatuuri languse ja paneb ta magama, millest ta ärkab kaheksa kuud hiljem, luu- ja lihasmassi minimaalse kadumisega.
"Adenosiin on neuromodulaator, mis mängib rolli une stimuleerimisel ja aju erutuvuse vähendamisel," ütleb Drew. "Loomade ajudes on see üldlevinud." Ta süstis talvitunud Euraasia naistele ravimit, mis stimuleerib nende A1-adenosiini retseptoreid. Drew suudab gofere äratada ka teise ravimi abil, mis blokeerib neid retseptoreid.
Kuid inimestel on signaalikaskaad ja geenikomplekt palju keerulisem ning seda on väga raske dešifreerida. Ülesande komplitseerimine on see, et talvitunud loomad magavad erineval viisil.
Ainus talvituv primaat on Madagaskari pügmi leemur, kes veedab kaheksa kuud aastas torpoorides, enamasti kuuma ilmaga. Ta elab rasvavarudest sabas. Selle looma metabolismi langus ei vaja kehatemperatuuri langust.
Vahepeal torporatsiooni esilekutsumiseks kerge hüpotermia analüüsi kavandav Rabinstein ütleb, et kosmoses intensiivravis kasutatavad tehnikad ei pruugi olla nii usaldusväärsed.
"See, et väikelapsed" uppuvad "jäisesse vette ja siis tunnevad, on tähelepanuväärne, ja see annab meile lootust," ütleb ta. - Kuid kas saame kasutada oma teadmisi [sügava hüpotermia kohta], et luua leebem hüpotermia, et inimesed saaksid selles seisundis viibida palju kauem ilma kahjulike tagajärgedeta, ilma psühholoogilise ja füsioloogilise stressita? See jääb alles nägemiseks, kuid arvame, et selleks on võimalus."
Arielle Emmett
