Сплячий шлях до космічного повітря Марса; Космічний журнал
Для астронавтів, які здійснюють далекі космічні подорожі, найбезпечнішим способом подорожі може бути індукована сплячка.
Одного разу астронавти, упаковані в ракетні консервні банки, призначені для інших планет, можуть бути захищені від радіаційної та космічної хвороби, знизивши їх метаболізм до частки їхньої типової швидкості. Вони сплять, як ведмеді, в сплячку, коли місяцями пробігають у космосі. Можливо, вони будуть спати в білих гробоподібних стручках, як це робили кріозбережені космонавти у футуристичних фантазіях, таких як 2001: Космічна одісея, Чужий та Аватар.
Однак швидше за все, астронавти та космічні колоністи навчаться декільком трюкам від зневоднених равликів, які виживають рік і більше, нічого не поглинаючи; гігантські панди, що існують на низькокалорійному бамбуку; п’явки, які переживають ванну з рідким азотом; дітей, які занурені у замерзлі водойми, ще можна реанімувати; або лижників, закопаних у лавину і повернутих до життя так повільно, відроджених із переохолодженого, безмрійного стану.
Вчені називають це явище "сплячкою, викликаною торпором". Одного разу вважавшись дивовижною, індукція торпору - старий термін був „призупиненою анімацією” - під серйозним вивченням тривалих космічних польотів.
Цей інтерес частково зумовлений досягненнями в області низькотемпературної хірургії, а також глибшим розумінням таких випадків, як зафіксовано в 1995 році в журналі "Догоспітальна та катастрофічна медицина". Чотирирічний хлопчик провалився крізь лід замерзлого озера в Ганновері, Німеччина. Рятувальна команда витягла його, але не змогла реанімувати на полі. Його зіниці були зафіксовані і розширені, і він залишався в зупинці серця цілих 88 хвилин. Після надходження в лікарню температура його тіла становила 67,6 градусів за Фаренгейтом, що є ознакою сильного переохолодження.
Через двадцять хвилин, коли лікарі працювали, щоб зігріти грудну порожнину хлопчика, шлуночки його серця почали скорочуватися. Через десять хвилин після цього його серце відновило нормальний синусовий ритм. Хлопчик повністю одужав і через два тижні був виписаний. Його лікарі вважали, що крижане озеро швидко охолодило його тіло до стану захисного метаболічного випару, зберігаючи всі життєво важливі органи та тканини, одночасно зменшуючи потребу в кисні в крові - фактично, рятуючи життя хлопчика. Подібні випадки - це «саме те, чому ми думаємо, що дуже глибоке переохолодження може дозволити нашим пацієнтам вижити», пише в електронному листі професор хірургії Медичної школи Університету Меріленда Семюель Тішерман. “Ключовим є охолодження мозку або до припинення кровотоку, або якомога швидше після припинення кровотоку. Чим холодніше [стає], тим довше мозок може терпіти відсутність кровотоку ".
Терапевтичне переохолодження стало частиною хірургічної практики. Експериментальні процедури з охолодженням розпочалися ще в 1960-х роках, переважно в серцевих та новонароджених випадках. Немовлят клали в охолоджуючі ковдри або упаковували в крижані та навіть снігові банки, щоб уповільнити циркуляцію та зменшити потребу в кисні перед операцією на серці.
Сьогодні лікарі використовують помірне переохолодження (приблизно 89 градусів) як основний засіб догляду за деякими новонародженими, які перебувають у стані психічного розладу, наприклад, за народженням недоношених дітей, які страждають на дефіцит кисню плоду (гіпоксія). Немовлят лікують охолоджувальними ковпачками протягом 72 годин, які знижують їх метаболізм настільки, щоб зменшити потребу тканин у кисні та дозволити мозку та іншим життєво важливим органам відновитись.
Таким же чином хірурги застосовують охолодження та придушення обміну речовин до пацієнтів, які перенесли різні фізичні травми: інфаркт, інсульт, вогнепальні поранення, рясні кровотечі або травми голови, що призводять до набряку мозку. В екстрених ситуаціях анестезіологи можуть вставити канюлю - тонку трубку - в ніс, яка подає охолоджуючий газ азоту безпосередньо до основи мозку. В рамках однієї експериментальної терапії хірурги вводять канюлю серцево-легеневого шунтування через грудну клітку і в аорту, або через пах і в стегнову артерію. Через ці пробірки вони вводять холодний сольовий розчин, щоб знизити температуру тіла та замінити втрачену кров. Як тільки травматолог контролює кровотечу, апарат серцево-легені відновлює кровотік і пацієнту роблять переливання крові.
"Якщо ви досить швидко застудитесь до того, як серце зупиниться, життєво важливі органи, особливо мозок, можуть певний час терпіти холод без кровотоку", - пояснює Тішерман. Він проводить клінічне випробування цього методу холодної сольової заміни на критично поранених жертвах травми в Балтиморі, і він очікує, що дослідження триватиме щонайменше до осені 2018 року, а можливо і пізніше. Наступне переохолодження швидко зменшує або зупиняє кровотік приблизно на годину, зменшуючи потребу в кисні і даючи хірургам час на відновлення критичних ран, а потім, в ідеалі, зігріває пацієнта до життя.
Загадка Торпора
Сьогодні деякі представники аерокосмічної спільноти розглядають гіпотермію, спричинену медиками, та наслідки метаболічного застою як способу заощадити простір та масу, разом із вантажем, паливом, їжею та розладом під час багатомісячних польотів до Марса чи більш віддалених планет. Навчання тільки починаються. Одним із викликів є медичний: який найкращий метод втягнути здорових космонавтів у жах? Незважаючи на те, що терапевтичне переохолодження добре розуміють в операційних, тримання людей у глибокому космосі охолоджуваними та заспокоєними протягом тижнів, місяців або років - це зовсім невідома сфера дослідження. Деякі вчені, які вивчають сплячку у тварин, припускають, що інші способи придушення обміну речовин були б кращими: спеціалізований раціон харчування, низькочастотна радіація, навіть використання білків, що викликають сплячку у тварин, таких як ведмеді та арктичні ховрах, які можуть безпечно регулювати рівень обміну речовин і, в більшості випадків, оборотно.
Ще однією очевидною перешкодою є фінансування. Наскільки НАСА надасть пріоритет дослідженням метаболічного застою як тварин, так і людини, коли скорочуються бюджети на дослідження? Піт Ворден, колишній директор дослідницького центру Еймса в Каліфорнії, а нині виконавчий директор Breakthrough Starshot, каже, що з акцентом НАСА на синтетичну біологію та здатність організмів виживати та функціонувати в екзотичних середовищах, таких як Марс, „можливо, неминуче зона зимової сплячки збирається фінансувати ".