Астронавты, которые впадают в спячку во время длительных космических полетов, Мы могли бы протестировать это через 10 лет

"Нам нужно все настроить, прежде чем мы сможем применить это к людям. Но я бы сказал, что 10 лет - это реалистичный срок ".

В научно-фантастических фильмах астронавты десятилетиями впадают в спячку.

Первые исследования гибернации с участием людей могут быть осуществимы в течение десятилетия, считает исследователь Европейского космического агентства (ЕКА).

Такие эксперименты проложили бы путь к научно-фантастическому подходу к длительным космическим полетам, при котором члены экипажа будут погружены в защитный сон на недели или месяцы по пути к отдаленным местам назначения.

Гибернация во время годичного полета на Марс не только предотвратила бы скуку в крошечной космической капсуле; это также сэкономило бы стоимость миссии, поскольку членам экипажа, находящимся в спячке, не нужно было бы есть или пить, и им даже требовалось бы гораздо меньше кислорода, чем бодрствующим. Есть и другие, довольно странные преимущества гибернации. Исследования на животных показывают, что тела находящихся в спячке астронавтов могут истощаться гораздо меньше, чем тела тех, кто бодрствует в условиях микрогравитации. Таким образом, по прибытии эти гибернаторы будут в форме и готовы приступить к сложным исследованиям почти сразу после прихода в сознание.

По всем этим причинам гибернация, также известная как оцепенение, долгое время была основным элементом научно-фантастических космических фильмов. От "Чужого" до "2001: Космическая одиссея" вымышленные космические путешественники преодолевали огромные расстояния в коконах без сознания внутри высокотехнологичных капсул, в то время как машины с искусственным интеллектом и роботы-андроиды удерживают свой космический корабль на устойчивом курсе.

Несмотря на то, что это научно-фантастический сюжет, погружение людей в долгосрочное индуцированное оцепенение, в конце концов, не может быть надуманной идеей. Дженнифер Нго-Анх, координатор исследований и полезной нагрузки по исследованию человека и роботов в ЕКА и соавтор недавней статьи (открывается в новой вкладке), в которой изложен подход космического агентства к исследованию гибернации, рассказала Space.com что в зависимости от наличия финансирования первые испытания на людях в состоянии оцепенения могут быть проведены как можно раньше.как середина 2030-х годов.

"Конечно, нам нужно все настроить, прежде чем мы сможем применить это к людям. Но я бы сказал, что 10 лет - это реалистичный срок ", - сказал Нго-Ань.

Эта тонкая настройка уже ведется. Первые исследования показали, что можно вызвать оцепенение (открывается в новой вкладке) у животных, не находящихся в спячке, таких как крысы, и благополучно вернуть их к жизни через несколько дней. Процесс запуска гибернации довольно сложный и включает в себя уменьшение воздействия дневного света и период интенсивного кормления, за которым следует строгий пост.

"Крысы получают лекарство, вещество-нейротрансмиттер, и их помещают в темное пространство с пониженной температурой", - сказал Юрген Берейтер-Хан, почетный профессор неврологии и клеточной биологии Университета Гете во Франкфурте, Германия, и член исследовательской группы ЕКА по гибернации Space.com в интервью. "Это работает очень хорошо, но проблема в том, что вам приходится многократно применять сигнальную молекулу для поддержания состояния. Вам нужно поддерживать очень высокий уровень нейротрансмиттера, и это может иметь пагубные последствия в долгосрочной перспективе ".

Почему мы хотим заставить людей впасть в спячку?

Вопрос в том, может ли индуцированное оцепенение быть достаточно безопасным, чтобы его можно было вводить космическим путешественникам на крошечном космическом корабле с минимальным медицинским наблюдением и оборудованием. НПО-Анх видит проблему с другой точки зрения. По ее словам, оцепенение, по сути, может быть единственным способом продвижения вперед для длительных космических полетов.

Потеря костной и мышечной массы является большой проблемой для космонавтов. Даже на Международной космической станции, где доступны высокотехнологичные тренажеры и соблюдаются строгие протоколы упражнений, астронавты теряют до 20% своей мышечной массы(открывается в новой вкладке) за месяц. Их кости тоже постепенно слабеют. Кадры возвращения экипажей на Землю часто показывают хрупких существ, перевозимых медицинским персоналом в инвалидных колясках и носилках. Но после посадки на Марс не будет никаких вспомогательных экипажей.

"Это реальная проблема для астронавтов в условиях микрогравитации", - сказал Берейтер-Хан. "Астронавтам нужно много тренироваться, потому что в противном случае у них действительно будут серьезные проблемы, когда они вернутся к условиям гравитации".

Исследования показывают, что воздействие микрогравитации на организм человека напоминает воздействие длительного постельного режима. Как ни странно, постельный режим во время спячки, похоже, вообще не приводит к таким эффектам. В отличие от пациента, выздоравливающего после продолжительной болезни или медикаментозной комы, животное, пробуждающееся от спячки, демонстрирует удивительно высокий уровень физической подготовки.

"Когда животные просыпаются от спячки, они очень быстро вспоминают свое окружение", - сказал Нго-Ань. "В течение нескольких секунд они вспоминают, где они спрятали свою еду, прежде чем впасть в спячку, и на самом деле они не страдают от значительной потери мышечной массы, что довольно удивительно после нескольких месяцев просто лежания и сна в пещере".

Исследователи считают, что ключом к защитным эффектам состояния оцепенения является его физиология. Хотя гибернация внешне напоминает сон, внутри организма процесс работает совершенно по-другому. В отличие от спящего мозга, спящий мозг практически не производит электромагнитной активности. Частота сердечных сокращений животного в оцепенении падает всего до нескольких ударов в минуту, а температура его тела снижается до уровня, который в противном случае считался бы опасной гипотермией. Даже клетки, из которых состоит тело животного, прекращают свою обычную работу по переработке или созданию питательных веществ, делятся и умирают. По всем биологическим меркам состояние оцепенения почти похоже на нажатие кнопки паузы в жизни.

"Мы знаем из исследований, что это сокращает продолжительность жизни животных, которые обычно впадают в оцепенение, когда им мешают впасть в оцепенение", - сказал Александр Чукер, профессор медицины и эксперт по анестезиологии в Университете Людвига Максимилиана в Мюнхене, Германия, который также является членом команды ЕКА Space.com. "Когда у них есть эти промежуточные фазы оцепенения, животные могут жить, например, пять лет. Когда оцепенение отсутствует, это может быть всего четыре года ".

Это качество кнопки паузы в состоянии оцепенения является ключом к его перспективности для космических полетов. Гибернация астронавта в капсуле, направляющейся на Марс, не только сэкономит расходы агентства на воду, еду и кислород. Он или она, скорее всего, проснулись бы в хорошей форме, не испытывая многих негативных побочных эффектов длительного постельного режима или жизни в условиях микрогравитации. На самом деле, исследования показывают, что замедленные клетки организма, находящегося в спячке, не повреждаются радиацией, что является одной из самых больших проблем со здоровьем во время длительных космических полетов.

Благо для медицины

Эти защитные свойства делают гибернацию захватывающей возможностью не только для космических полетов, но и для медицины. Так же, как астронавты в условиях микрогравитации, пациенты, находящиеся на длительном постельном режиме, и те, кто находится в медикаментозной коме, быстро угасают. Восстановление происходит медленно и кропотливо.

"Мы все время подвергаем людей анестезии, но они все равно деградируют", - сказал Чукер. "После того, как вы покидаете отделение интенсивной терапии, если вы находитесь там долгое время, вы похожи на скелет из-за начинающегося деградационного метаболизма. Возможность нажать эту кнопку паузы изменила бы правила игры ".

Замедление жизненных процессов, в том числе деградационных, до минимума обеспечит то, что Берейтер-Хан называет "мостом", период времени, который позволил бы врачам искать решения, не гоняясь за временем.

"Вы можете использовать это время, например, для разработки специальных антител к опухоли и очень успешного лечения этой опухоли", - сказал Берейтер-Хан. "Также при трансплантации органов вы бы погрузили в оцепенение весь орган, а также пациента, а затем вы могли бы обменять эти органы с гораздо меньшей опасностью для пациента".

На самом деле, добавил Нго-Анх, охлаждение десятилетиями использовалось мозговыми и кардиохирургами для улучшения результатов сложных операций.

Хотя большая часть текущих исследований в области гибернации финансируется космическими агентствами и зоологическими институтами, Чукер считает, что первым человеком, которого переведут в это приостановленное состояние, скорее всего, будет пациент интенсивной терапии. Как только первый человек выживет и выйдет из оцепенения, события, вероятно, начнут двигаться вперед намного быстрее.

"Как это всегда происходило в медицине, у вас должен быть первый человек, который будет подвергнут этим условиям", - сказал Чукер. "В определенный момент возникает случай номер один, когда вы применяете

Чукер не беспокоится, если медицина не знает сложных биологических тонкостей состояния оцепенения, включая все его сигналы нейротрансмиттеров и факторы окружающей среды, которые к тому времени были бы точно определены. Пациенты (и астронавты) все еще могут извлечь выгоду, как и от общих анестетиков на протяжении десятилетий.

"Мы делаем

Исследователи, однако, согласны с тем, что для того, чтобы гибернация была полезна в космическом полете, она должна была бы работать без сложных аппаратов жизнеобеспечения и постоянно контролируемых внутривенных линий. Поэтому путь от пациента до поездки на Марс может занять немного больше времени.

источник: