Nessun film sui viaggi interstellari è completo senza un sonno profondo. "Prometeo", "Passeggeri", ovunque vediamo come i personaggi principali si svegliano nelle cabine di ibernazione, riprendono la loro fragile fisiologia da un lungo stato di fossile immobile - spesso con l'eruzione di liquidi gastrici, cioè semplicemente vomitando. Questo processo brutale sembra avere un senso. Dopotutto, gli esseri umani non vanno in letargo naturalmente. Ma un piccolo gruppo di scienziati sta cercando di superare la natura e mettere una persona in letargo artificiale. In caso di successo, possono ritardare l'invecchiamento, curare malattie potenzialmente letali e portarci su Marte e oltre.
La scorsa settimana, un gruppo di esperti si è riunito a New Orleans per studiare la possibilità di immergere gli esseri umani in un letargo "sintetico", o ibernazione artificiale. Gli scienziati stanno imparando dalla natura, cercando di comprendere i fattori che portano all'ibernazione e al risveglio negli animali.
Il mistero dell'ibernazione
Cosa potrebbe esserci di meglio per superare lunghi periodi di vita in condizioni di freddo imminente e mancanza di cibo che immergersi in una profonda incoscienza? La maggior parte del mondo animale va in letargo: orsi, scoiattoli, ricci. Anche i nostri cugini primati, il lemure dalla coda grassa, precipitano il loro tasso metabolico quando le scorte di cibo diminuiscono.
Che ne dici di noi? Anche se sfortunatamente non andiamo in letargo, alcuni "miracoli" suggeriscono che il congelamento metabolico può aiutare a preservare i nostri corpi danneggiati per il futuro.
Nel 1999, la radiologa Anna Bagenholm cadde nel ghiaccio mentre sciava in Norvegia. Quando è stata salvata, era sotto il ghiaccio da oltre 80 minuti. A detta di tutti, clinicamente era morta - senza respiro, senza polso. La sua temperatura corporea è scesa a 13,7 gradi Celsius senza precedenti.
Tuttavia, quando i medici le riscaldarono gradualmente il sangue, il suo corpo lentamente guarì. Il giorno successivo, il cuore è stato riavviato. Dodici giorni dopo, ha aperto gli occhi. Alla fine si riprese completamente.
Video promozionale:
Il caso di Bagenholm è solo un indizio che gli esseri umani hanno la capacità di riprendersi da stati metabolici gravemente depressi. Per anni, i medici hanno utilizzato l'ipotermia terapeutica, abbassando la temperatura corporea di diversi gradi per diversi giorni per aiutare i pazienti a far fronte a lesioni cerebrali o epilessia ritardata.
Il raffreddamento rapido aiuta a preservare i tessuti che sono stati tagliati fuori dal flusso sanguigno, quindi richiedono meno ossigeno per funzionare. In Cina, gli esperimenti hanno tenuto congelate le persone per un massimo di due settimane.
La promessa dell'ipotermia terapeutica è così grande che nel 2014 la NASA ha collaborato con SpaceWorks con sede ad Atlanta e ha fornito prefinanziamenti per un ibernatore per viaggi spaziali per una missione su Marte.
Sebbene il viaggio nello spazio duri solo pochi mesi, mettere gli astronauti in uno stato inattivo può ridurre drasticamente la quantità di cibo necessaria e le dimensioni dell'habitat. Addormentarsi può anche prevenire gravi effetti collaterali dovuti alla bassa gravità, come i cambiamenti nel flusso del liquido cerebrospinale, che possono influire negativamente sulla vista. La stimolazione muscolare diretta, grazie alla culla di ibernazione, può prevenire la perdita muscolare in assenza di gravità e un profondo stato di incoscienza può potenzialmente ridurre al minimo i problemi psicologici come la noia e la solitudine.
Il progetto è entrato nella seconda fase di finanziamento, ma restano molte domande. Uno di questi è associato al fatto che l'ipotermia prolungata ha un effetto terribile sulla salute: possono comparire coaguli di sangue, sanguinamento, infezione, insufficienza epatica. Su un veicolo spaziale senza sofisticati dispositivi medici, queste complicazioni possono essere fatali.
Un altro problema è che non comprendiamo appieno cosa succede a un animale quando va in letargo. Questo è ciò che la conferenza di New Orleans stava cercando di risolvere.
Ispirazione biologica
La dottoressa Hannah Carey dell'Università del Wisconsin ritiene che la possibilità di ibernazione delle persone dovrebbe essere ricercata non in medicina, ma nella natura.
Carey studia le abitudini di ibernazione dello scoiattolo terrestre, un piccolo roditore onnivoro che vaga per le praterie nordamericane. Da fine settembre a maggio, lo scoiattolo di terra va in letargo nelle tane sotterranee, sopravvivendo a inverni rigidi.
Una delle curiose osservazioni fatte da Carey è che i bassi tassi metabolici non durano tutto l'inverno. Gli animali che dormono periodicamente escono dal loro torpore per mezza giornata, portando la loro temperatura corporea a un livello normale. Tuttavia, gli animali continuano a non mangiare né bere durante questi periodi.
I neuroscienziati hanno cercato a lungo di compilare un elenco completo dei benefici del sonno. Ad esempio, la ricerca mostra che il sonno aiuta il cervello a eliminare i prodotti di scarto tossici nel sistema linfatico e consente alle sinapsi cerebrali di "riavviarsi". Se l'ibernazione di per sé porta a uno stato di privazione del sonno, può essere utile addormentarsi periodicamente?
Non lo sappiamo ancora. Ma Carey ritiene che i risultati degli studi sugli animali dimostrino che nella ricerca dell'ibernazione umana, lo studio della biologia degli ibernatori naturali produrrà più risultati rispetto all'applicazione di pratiche mediche basate sull'ipotermia, cioè sull'ipotermia.
Sonno artificiale
Mentre Carey e Vyazovsky stanno esplorando come l'ibernazione aiuta gli animali a rimanere in salute, il dottor Matteo Serri dell'Università di Bologna in Italia ha intrapreso una strada leggermente diversa: come indurre artificialmente intorpidimento negli animali che non vanno in letargo?
La risposta potrebbe risiedere in un piccolo gruppo di neuroni nella regione del cervello del raphe pallidus. Poiché il metabolismo rallenta drasticamente durante l'ibernazione, è probabile che i meccanismi ormonali e cerebrali attivino questo processo.
Nel 2013, il suo team di scienziati è stato uno dei primi a mettere i topi in letargo. Di solito questi animali non dormono in inverno. Sono stati iniettati con una sostanza chimica nel rafe pallidus per inibire l'attività neuronale. Questi neuroni sono solitamente coinvolti nella "protezione termoregolatrice dal freddo", dice Serry, cioè attivano risposte biologiche che contrastano la diminuzione della temperatura corporea.
I ratti sono stati quindi posti in una stanza buia e fredda e nutriti con una dieta ricca di grassi, che è nota per ridurre il tasso metabolico.
Spegnere i neuroni di difesa per sei ore ha portato a un forte calo della temperatura nel cervello dei ratti. Anche la loro frequenza cardiaca e la pressione sanguigna sono diminuite. Alla fine, il modello delle onde cerebrali iniziò ad assomigliare al modello degli animali in uno stato di ibernazione naturale.
La cosa più interessante è stata che quando gli scienziati hanno interrotto il "trattamento", i ratti si sono ripresi - il giorno successivo non hanno mostrato segni di comportamento anormale.
I precedenti tentativi di indurre il torpore in animali che non vanno in letargo hanno fallito, ma questo studio ha dimostrato che l'inibizione dei neuroni nel raphe pallidus è essenziale per indurre uno stato simile al torpore.
Se questi risultati sono confermati dall'esempio di mammiferi più grandi, avrà senso passare al letargo negli esseri umani. Serri e altri stanno lavorando per analizzare ulteriormente il controllo del cervello sull'intorpidimento e su come hackerarlo per metterlo in ibernazione.
Qual è il prossimo?
L'immersione di una persona in uno stato di ibernazione, ibernazione, animazione sospesa - chiamatela come volete - è ancora lontana dalla realtà. Ma i risultati della ricerca stanno gradualmente rivelando fattori molecolari e neuronali che potrebbero, in teoria, fornirci uno stato di congelamento profondo.
Ilya Khel
