Anabiose: Technologie der Tiefkühlung von Menschen

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Letzte Woche versammelte sich eine Gruppe von Experten in New Orleans, um die Möglichkeit zu untersuchen, Menschen in einen "synthetischen" Winterschlaf oder künstlichen Winterschlaf zu versetzen. Wissenschaftler lernen von der Natur, indem sie versuchen, die Faktoren zu verstehen, die bei Tieren zum Winterschlaf und zum Wiedererwachen führen.

Kein Film über interstellare Reisen ist ohne Tiefschlaf komplett. "Prometheus", "Passengers", überall sehen wir, wie die Hauptfiguren in Winterschlafkabinen aufwachen, ihre fragile Physiologie aus einem langen Zustand des unbeweglichen Fossils neu starten - oft mit dem Ausbruch von Magensaft, also einfachem Erbrechen. Dieser brutale Prozess scheint Sinn zu machen. Schließlich hält der Mensch nicht von Natur aus Winterschlaf. Doch eine kleine Gruppe von Wissenschaftlern versucht, die Natur zu überwinden und den Menschen in einen künstlichen Winterschlaf zu versetzen. Wenn sie erfolgreich sind, können sie das Altern verzögern, lebensbedrohliche Krankheiten heilen und uns zum Mars und darüber hinaus bringen.

Letzte Woche versammelte sich eine Gruppe von Experten in New Orleans, um die Möglichkeit zu untersuchen, Menschen in einen "synthetischen" Winterschlaf oder künstlichen Winterschlaf zu versetzen. Wissenschaftler lernen von der Natur, indem sie versuchen, die Faktoren zu verstehen, die bei Tieren zum Winterschlaf und zum Wiedererwachen führen.

Das Geheimnis des Winterschlafs

Was gibt es Schöneres, um lange Lebensabschnitte bei drohender Kälte und Nahrungsmangel zu überwinden, als in tiefe Bewusstlosigkeit einzutauchen? Der Großteil der Tierwelt geht in den Winterschlaf: Bären, Eichhörnchen, Igel. Sogar unsere Primaten-Cousins, der Fettschwanzmaki, brechen ihren Stoffwechsel ein, wenn die Nahrungsvorräte schwinden.

Was ist mit uns? Obwohl wir leider keinen Winterschlaf halten, deuten einige "Wunder" darauf hin, dass das metabolische Tiefkühlen dazu beitragen kann, unseren geschädigten Körper für die Zukunft zu bewahren.

1999 stürzte die Radiologin Anna Bagenholm beim Skifahren in Norwegen durchs Eis. Als sie gerettet wurde, lag sie über 80 Minuten unter dem Eis. Nach allem war sie klinisch tot – kein Atem, kein Puls. Ihre Körpertemperatur sank auf beispiellose 13,7 Grad Celsius.

Als die Ärzte ihr Blut jedoch allmählich erhitzten, heilte ihr Körper langsam. Am nächsten Tag wurde das Herz neu gestartet. Zwölf Tage später öffnete sie die Augen. Sie erholte sich schließlich vollständig.

Bagenholms Fall ist nur ein Hinweis darauf, dass der Mensch die Fähigkeit besitzt, sich von stark depressiven Stoffwechselzuständen zu erholen. Seit Jahren setzen Ärzte therapeutische Hypothermie ein, bei der die Körpertemperatur über mehrere Tage um mehrere Grad gesenkt wird, um Patienten bei der Bewältigung von Hirnverletzungen oder verzögerter Epilepsie zu helfen.

Schnelles Abkühlen hilft, Gewebe zu erhalten, das von der Blutversorgung abgeschnitten wurde, sodass es weniger Sauerstoff benötigt, um zu funktionieren. In China haben Experimente die Menschen bis zu zwei Wochen lang eingefroren.

Das Versprechen einer therapeutischen Hypothermie ist so groß, dass die NASA 2014 eine Partnerschaft mit SpaceWorks aus Atlanta eingegangen ist und einen Weltraum-Winterschlaf für eine Mission zum Mars vorfinanziert hat.

Obwohl ein Flug ins All nur wenige Monate dauert, kann das Versetzen von Astronauten in einen inaktiven Zustand die benötigte Nahrungsmenge und die Größe des Lebensraums stark reduzieren. Das Einschlafen kann auch schwerwiegende Nebenwirkungen durch niedrige Schwerkraft verhindern, wie z. B. Veränderungen des Liquorflusses, die das Sehvermögen negativ beeinflussen können. Direkte Muskelstimulation mit freundlicher Genehmigung der Wiege für den Winterschlaf kann Muskelschwund in der Schwerelosigkeit verhindern, und ein tiefer Zustand der Bewusstlosigkeit kann potenziell psychologische Probleme wie Langeweile und Einsamkeit minimieren.

Das Projekt ist in die zweite Förderphase eingetreten, aber es bleiben noch viele Fragen offen. Einer von ihnen ist mit der Tatsache verbunden, dass eine längere Hypothermie schreckliche Auswirkungen auf die Gesundheit hat: Blutgerinnsel, Blutungen, Infektionen, Leberversagen können auftreten. Auf einem Raumfahrzeug ohne hochentwickelte medizinische Geräte können diese Komplikationen tödlich sein.

Ein weiteres Problem ist, dass wir nicht vollständig verstehen, was mit dem Tier passiert, wenn es in den Winterschlaf geht. Dies ist, was die Konferenz von New Orleans zu lösen versuchte.

Biologische Inspiration

Dr. Hannah Carey von der University of Wisconsin ist der Ansicht, dass die Möglichkeit des Eintauchens in den Winterschlaf nicht in der Medizin, sondern in der Natur gesucht werden sollte.

Carey studiert die Winterschlafgewohnheiten des Landeichhörnchens, eines kleinen allesfressenden Nagetiers, das die nordamerikanischen Prärien durchstreift. Von Ende September bis Mai überwintert das Erdhörnchen in unterirdischen Bauten und überlebt strenge Winter.

Eine von Careys merkwürdigen Beobachtungen ist, dass niedrige Stoffwechselraten nicht den ganzen Winter über anhalten. Periodisch schlafende Tiere erholen sich einen halben Tag lang aus ihrer Erstarrung und erhöhen ihre Körpertemperatur auf ein normales Niveau. Allerdings fressen und trinken die Tiere während dieser Zeit immer noch nicht.

Neurowissenschaftler haben lange versucht, eine umfassende Liste der Vorteile des Schlafs zusammenzustellen. Die Forschung zeigt zum Beispiel, dass Schlaf dem Gehirn hilft, Giftstoffe aus dem Lymphsystem zu entfernen und den Synapsen des Gehirns ermöglicht, „neu zu starten“. Wenn der Winterschlaf an sich zu einem Zustand des Schlafmangels führt, kann dann regelmäßiger Schlaf dabei helfen?

Wir wissen es noch nicht. Carey glaubt jedoch, dass die Ergebnisse von Tierversuchen zeigen, dass bei der Suche nach dem menschlichen Winterschlaf das Studium der Biologie natürlicher Winterschläfer mehr Ergebnisse liefert als die Anwendung medizinischer Praktiken, die auf Hypothermie, dh Hypothermie, basieren.

Künstliches Eintauchen in den Schlaf

Während Carey und Vyazovsky untersuchen, wie der Winterschlaf Tieren hilft, gesund zu bleiben, ging Dr. Matteo Serri von der Universität Bologna in Italien einen etwas anderen Weg: Wie kann man bei Tieren, die keinen Winterschlaf halten, künstlich Taubheit erzeugen?

Die Antwort könnte in einer kleinen Gruppe von Neuronen in der Hirnregion Raphe pallidus liegen. Da sich der Stoffwechsel während des Winterschlafs dramatisch verlangsamt, können hormonelle und Gehirnmechanismen diesen Prozess wahrscheinlich auslösen.

Bereits 2013 war sein Wissenschaftlerteam eines der ersten, das Ratten in den Winterschlaf versetzte. Normalerweise schlafen diese Tiere im Winter nicht. Ihnen wurde eine Chemikalie in Raphe pallidus injiziert, um die neuronale Aktivität zu hemmen. Diese Neuronen sind normalerweise am "thermoregulatorischen Schutz vor Kälte" beteiligt, sagt Serry, was bedeutet, dass sie biologische Reaktionen auslösen, die der Abnahme der Körpertemperatur entgegenwirken.

Die Ratten wurden dann in einen dunklen, kalten Raum gebracht und mit einer fettreichen Diät gefüttert, von der bekannt ist, dass sie die Stoffwechselrate reduziert.

Das Abschalten der schützenden Neuronen für sechs Stunden führte zu einem starken Temperaturabfall im Gehirn der Ratten. Ihre Herzfrequenz und ihr Blutdruck verlangsamten sich ebenfalls und fielen. Schließlich begann das Muster der Gehirnwellen dem Muster der Wellen von Tieren im natürlichen Winterschlaf zu ähneln.

Das Interessanteste war, dass sich die Ratten erholten, als die Wissenschaftler die "Behandlung" beendeten - schon am nächsten Tag zeigten sie keine Anzeichen von abnormalem Verhalten.

Frühere Versuche, bei Tieren, die keinen Winterschlaf halten, eine Erstarrung zu induzieren, schlugen fehl, aber diese Studie zeigte, dass die Hemmung von Neuronen in Raphe pallidus für die Herbeiführung eines Erstarrungs-ähnlichen Zustands wesentlich ist.

Wenn sich diese Ergebnisse am Beispiel größerer Säugetiere bestätigen, ist es sinnvoll, beim Menschen in den Winterschlaf überzugehen. Serri und andere arbeiten daran, die Kontrolle des Gehirns über Taubheit weiter zu analysieren und wie man es hackt, um das Gehirn in den Winterschlaf zu versetzen.

Was weiter?

Das Eintauchen eines Menschen in einen Zustand des Winterschlafs, des Winterschlafs, der suspendierten Animation - nennen Sie es wie Sie wollen - ist noch weit von der Realität entfernt. Aber Forschungsergebnisse offenbaren nach und nach molekulare und neuronale Faktoren, die uns theoretisch in einen Tiefkühlzustand versetzen könnten.