Dormindu-și drumul spre Marte Aerul Spațial; Revista spațială
Pentru astronauții în călătorii spațiale lungi, cea mai sigură cale de călătorie poate fi hibernarea indusă.
Într-o zi, astronauții împachetați în cutii de tablă care se îndreaptă spre alte planete pot fi protejați de radiații și de boala spațială, având metabolismul deprimat la o fracțiune din rata lor obișnuită. Vor hibernează ca urșii în timp ce străbat spațiul luni întregi. Poate că vor dormi în păstăi albe ca un sicriu, așa cum au făcut-o astronauții crioconservați în fantezii futuriste precum 2001: A Space Odyssey, Alien și Avatar.
Mai probabil, totuși, astronauții și coloniștii spațiali vor învăța câteva trucuri de la melcii deshidratați, care supraviețuiesc timp de un an sau mai mult ingerând nimic; panda uriași care există din bambus cu conținut scăzut de calorii; lipitori care supraviețuiesc unei băi de azot lichid; copiii care au fost scufundați în iazuri înghețate, dar încă pot fi resuscitați; sau schiorii îngropați într-o avalanșă și readuși la viață atât de încet, renăscuți dintr-o stare super-răcită, fără vis.
Oamenii de știință numesc acest fenomen „hibernare indusă de toropeală”. Odată considerată bizară, inducția corporală - termenul vechi era „animație suspendată” - se află în studiu serios pentru zboruri spațiale de lungă durată.
Acest interes se datorează, în parte, progreselor în chirurgia la temperaturi scăzute, dar și unei mai bune înțelegeri a cazurilor precum una documentată în 1995 în revista Prehospital and Disaster Medicine. Un băiat de patru ani a căzut prin gheața unui lac înghețat din Hanovra, Germania. O echipă de salvare l-a scos, dar nu l-a putut resuscita pe teren. Pupilele sale au fost fixate și dilatate și a rămas în stop cardiac timp de 88 de minute. La internarea în spital, temperatura corpului său central era de 67,6 grade Fahrenheit, semn al hipotermiei severe.
Douăzeci de minute mai târziu, în timp ce medicii lucrau la încălzirea cavității toracice a băiatului, ventriculii inimii sale au început să se contracte. La zece minute după aceea, inima lui a reluat ritmul sinusal normal. Băiatul și-a revenit complet și a fost externat două săptămâni mai târziu. Medicii săi au crezut că lacul înghețat i-a răcit rapid corpul până la o stare de corp de protecție metabolică, păstrând toate organele și țesuturile vitale, reducând în același timp nevoia de oxigen din sânge - de fapt, salvând viața băiatului. Cazuri de acest gen sunt „exact de ce credem că hipotermia foarte profundă poate permite pacienților noștri să supraviețuiască”, scrie Samuel Tisherman, profesor de chirurgie la Facultatea de Medicină a Universității din Maryland, într-un e-mail. „Cheia este răcirea creierului fie înainte de oprirea fluxului de sânge, fie cât mai curând posibil după oprirea fluxului de sânge. Cu cât este [mai frig], cu atât creierul poate tolera mai mult să nu aibă flux de sânge. ”
Hipotermia terapeutică a devenit o parte a practicii chirurgicale. Procedurile experimentale cu răcire au început încă din anii 1960, mai ales în cazuri cardiace și neonatale. Bebelușii au fost plasați în pături de răcire sau împachetați în gheață și chiar în bănci de zăpadă pentru a încetini circulația și a reduce necesarul de oxigen înainte de operația cardiacă.
Astăzi, medicii folosesc hipotermia moderată (aproximativ 89 de grade) ca element de bază pentru îngrijirea unor nou-născuți aflați în dificultate medicală, cum ar fi cei născuți prematur sau care suferă de lipsă de oxigen fetal (hipoxie). Bebelușii sunt tratați cu capace de răcire timp de 72 de ore, care își reduc metabolismul suficient pentru a reduce necesarul de oxigen din țesuturi și pentru a permite creierului și altor organe vitale să se recupereze.
În același sens, chirurgii aplică răcirea și supresia metabolică pacienților care au suferit diferite traume fizice: infarct miocardic, accident vascular cerebral, răni prin împușcare, sângerări abundente sau leziuni ale capului care au ca rezultat umflarea creierului. În situații de urgență, anesteziștii pot introduce o canulă - un tub subțire - în nas care alimentează cu azot gazos de răcire direct la baza creierului. Într-o terapie experimentală, chirurgii introduc o canulă de bypass cardiopulmonar prin piept și în aortă, sau prin inghină și în artera femurală. Prin aceste tuburi, ele infuzează soluție salină rece pentru a reduce temperatura centrală a corpului și a înlocui sângele pierdut. Odată ce chirurgul traumatism controlează sângerarea, un aparat inimă-plămân repornește fluxul de sânge și pacientului i se face o transfuzie de sânge.
„Dacă răcim suficient de repede înainte ca inima să se oprească, organele vitale, în special creierul, pot tolera frigul fără flux de sânge pentru o perioadă de timp”, explică Tisherman. El efectuează un studiu clinic al acestei tehnici de înlocuire a soluției saline reci la victimele traumatismului rănit critic din Baltimore și se așteaptă ca studiul să dureze cel puțin până în toamna anului 2018 și, eventual, mai târziu. Hipotermia care urmează scade rapid sau oprește fluxul de sânge timp de aproximativ o oră, reducând necesarul de oxigen și oferind chirurgilor timp pentru a repara rănile critice și apoi, în mod ideal, încălzi pacientul înapoi la viață.
Enigma Torpor
Astăzi, unii din comunitatea aerospațială caută hipotermia indusă din punct de vedere medical și staza metabolică rezultată ca o modalitate de a economisi spațiu și masă, împreună cu transportul, combustibilul, hrana și frustrarea pe zborurile de câteva luni către Marte sau planete mai îndepărtate. Studiile abia încep. O provocare este cea medicală: Care este cea mai bună metodă pentru punerea astronauților sănătoși în torpor? Chiar dacă hipotermia terapeutică este bine înțeleasă în sălile de operație, menținerea oamenilor în spațiu profund răcită și sedată săptămâni, luni sau ani la rând este un domeniu de cercetare complet necunoscut. Unii oameni de știință care studiază hibernarea la animale sugerează că alte mijloace de suprimare a metabolismului ar fi mai bune: dietă specializată, radiații cu frecvență redusă, chiar și utilizarea proteinelor care declanșează hibernarea la animale precum urșii și veverițele solare arctice, care le pot regla rata metabolică în siguranță și, în majoritatea cazurilor, reversibil.
Un alt obstacol evident este finanțarea. Cât de mult va acorda prioritate NASA cercetarea stazei metabolice, atât animale cât și umane, atunci când bugetele exploratorii sunt reduse? Pete Worden, fost director la Centrul de Cercetare Ames al NASA din California și acum director executiv al Breakthrough Starshot, spune că, cu accentul NASA pe biologia sintetică și capacitatea organismelor de a supraviețui și funcționa în medii exotice precum Marte, „este probabil inevitabil ca zona de hibernare va fi finanțată. ”