Vladyslav Vyazovskiy, Associate professor i neurovidenskab, University of Oxford
På kolde, mørke dage er det fristende at forestille sig at lukke sig selv inde, indtil det varmere vejr vender tilbage. Mange dyr gør netop det ved at gå ind i en tilstand, der kaldes torpor, hvor de reducerer deres kropsfunktioner til et minimum og bruger kroppens fedtdepoter til energi. Kunne mennesket nogensinde gå i dvale på samme måde?
Ud over at være en bekvem måde at undgå vinteren på, kan en af grundene til at finde ud af det være fremkomsten af langdistancerejser i rummet. En rejse til vores nærmeste planet Mars ville tage omkring otte måneder med den nuværende teknologi. Hvis vi en dag håber at besøge et andet stjernesystem, vil rejsen tage år, selv hvis vi kunne rejse med lysets hastighed. Hvis man kunne gå ind i en tilstand af langvarig torpetilstand, ville sådanne distancer blive betydeligt mindre kedelige for astronauterne og spare vigtige ressourcer.
Som neurovidenskabsmand er jeg i øjeblikket en del af et hold eksperter, der er organiseret af Den Europæiske Rumorganisation for at finde ud af, om og hvordan vi kan bringe mennesker i en tilstand af stase. Det er stadig et åbent spørgsmål, men i det mindste i teorien kan vi ikke udelukke, at det kan være muligt.
Kropstemperatur og stofskifte
Pindsvin går ind i længerevarende perioder med torpor, normalt om vinteren.
(Credit: )
Tørst ser ud til at have udviklet sig til effektivt at udfylde hullerne i de perioder af året, hvor der ikke er behov for, at visse dyr er ude i verden, for eksempel når der er mangel på mad. Teknisk set henviser det til en reguleret tilstand med reduceret stofskifte, hvilket betyder, at de kemiske reaktioner i en organismes krop, der holder den i live, bliver langsommere. Hjertefrekvens, vejrtrækning og energiforbrug falder drastisk, og kropstemperaturen kan også falde.
Hvornår og hvor længe dyr går ind i torpor kan variere enormt, fra mange måneder om året til blot nogle få timer om dagen i løbet af nogle få måneder. Nogle dyr, f.eks. mus og kolibrier, går dagligt ind i torportilstand, hvis de har brug for at spare energi. Andre, f.eks. pindsvin og bjørne, går ind i længerevarende torpor-perioder, som regel om vinteren (det er det, vi kalder vinterdvale). De arter, der går i torpor hvert år, selv om forholdene udenfor er stabile, kaldes obligatoriske vinterdrivere.
Den kendsgerning, at store pattedyr som bjørne og endda primater, som f.eks. den fedthale dværglemur fra Madagaskar, kan gå i vinterdvale, betyder, at mennesker teoretisk set ikke er for store eller energiforladte til at gå i torpor. Vores evolutionære oprindelse forhindrer os heller ikke i at gøre det, da der er fundet mange dyr i dvale på tværs af alle typer pattedyr.
Kontrolleret hypotermi og metabolisme anvendes allerede i vid udstrækning i klinisk praksis, f.eks. under hjertekirurgi og for at beskytte væv mod skader, når blodgennemstrømningen er reduceret, f.eks. efter et slagtilfælde. Hvis kropstemperaturen og stofskiftet sænkes, betyder det, at cellerne har brug for mindre ilt, hvilket gør det muligt for dem at overleve under forhold, hvor der ikke kan leveres ilt. Denne proces med kunstig nedkøling hos mennesker synes at ligne spontan torpor hos dyr, idet den omfatter nedsat vejrtrækning, nedsat hjertefrekvens og nedsat stofskifte. Men den afgørende forskel er, at dyrene tilsyneladende “kender” vejen til sikkert og spontant at gå ind i torpor. At sænke et menneskes kropstemperatur ved at blokere dets naturlige termoregulering kræver aggressiv brug af medicin.
Et af problemerne med at efterligne torpor er, at vi ikke rigtig ved, hvordan dyrene starter og opretholder processen. Der er blevet brugt meget forskning på at undersøge det, men der er indtil videre kun få endegyldige svar. På den ene side er det muligt, at torpor udløses på en “bottom up”-måde, der starter med ændringer, der sker i de enkelte celler i kroppen på molekylært niveau. Men en “top-down”-tilgang, der involverer signaler fra nervesystemet eller hormoner, kan også spille en rolle.
Beskyttelse af hjernen
Der er et andet centralt spørgsmål i forbindelse med tanken om menneskelig dvale, og det er, hvad det kan gøre ved hjernen. Dyr, der går i dvale, kommer regelmæssigt ud af torpor i en periode på timer eller dage, men bruger ofte denne tid på at sove, inden de vender tilbage til dvale Tilsvarende går dyr, der kommer ud af daglig torpor, også normalt ind i en dyb søvn.
Dette har fået nogle forskere til at foreslå, at selv om vi har en tendens til at tænke på dvale som værende som en lang søvn, skaber torpor faktisk en tilstand af søvnmangel, og dyrene skal regelmæssigt kompensere for dette. Det kan vi se på den måde, hvorpå dyrenes hjernebølgemønstre ligner hinanden, når de kommer ud af torpor, og når de har været søvnberøvet.
Dette skyldes måske, at torporens lave stofskifte og kropstemperatur er forbundet med aktivitet i disse hjerneområder, som typisk er forbundet med søvnregulering. Men det kan også være fordi torpor ændrer hjernen på en måde, der kan skade den, hvis den ikke blev genoprettet af søvnens mekanismer. Hjernen er meget følsom over for iltmangel og skal derfor beskyttes i den periode, hvor blod- og næringstilførslen er reduceret.
En anden måde, hvorpå torpor påvirker hjernen, er ved at reducere og reorganisere de synaptiske forbindelser, som er grundlaget for vores hukommelse. Forskning i dyr som f.eks. flagermus viser, at de fleste erindringer bevares selv efter mange måneder i en tilstand af næsten fuldstændig neuronal depression. Men nogle erindringer synes at blive passet bedre på end andre, f.eks. evnen til at huske nære slægtninge. Så hvis vi ønskede at fremkalde menneskelig dvale, ville det være af afgørende betydning at undersøge nærmere, hvordan erindringer bevares over en lang periode med torpor.
Selv om vi stadig er usikre på, om sikker langvarig menneskelig dvale er mulig, kan forskning, der undersøger potentielle mekanismer, give den nye indsigt, der er nødvendig for, at dette kan blive en realitet. Nylige teknologiske fremskridt og nye farmakologiske og genetiske værktøjer har allerede vist et stort potentiale for at fremkalde eller manipulere søvn. Men for fuldt ud at forstå, hvordan vi på sikker vis kan fremkalde menneskelig dvale, skal vi sandsynligvis dissekere centrale hjernekredsløb og identificere de vigtigste molekylære veje, der regulerer vores søvnfunktioner.
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.