Vlagyiszlav Vjazovszkij, az Oxfordi Egyetem idegtudományi docense
A hideg, sötét napokon csábító elképzelni, hogy bezárkózunk a melegebb idő beköszöntéig. Sok állat éppen ezt teszi, amikor a torpornak nevezett állapotba kerül, amely minimálisra csökkenti a testi funkciókat, és a testükben lévő zsírraktárakat használja fel energiaként. Vajon az emberek valaha is ugyanígy téli álmot aludnának?
Eltekintve attól, hogy ez egy kényelmes módja a tél elkerülésének, a hosszú távú űrutazás megjelenése lehet az egyik ok arra, hogy ezt kiderítsük. Egy utazás a legközelebbi bolygónkra, a Marsra a jelenlegi technológiával körülbelül nyolc hónapig tartana. Ha egy napon egy másik csillagrendszer meglátogatásában reménykedünk, még ha fénysebességgel is tudnánk utazni, az út évekig tartana. Ha képesek lennénk hosszú távú nyugalmi állapotba kerülni, ezek a távolságok lényegesen kevésbé lennének fárasztóak az űrhajósok számára, és létfontosságú erőforrásokat takarítanánk meg.
Idegtudósként jelenleg tagja vagyok az Európai Űrügynökség által szervezett szakértői csoportnak, amely azt vizsgálja, hogy képesek lennénk-e és hogyan tudnánk az embereket nyugalmi állapotba helyezni. Ez még mindig nyitott kérdés, de legalábbis elméletben nem zárhatjuk ki, hogy lehetséges.”
A testhőmérséklet és az anyagcsere
A sünök általában télen hosszabb időre torporba esnek.
(Hitel: )
Úgy tűnik, hogy a torpor azért alakult ki, hogy hatékonyan pótolja a hiányt az év azon időszakaiban, amikor bizonyos állatoknak nincs szükségük arra, hogy kint legyenek a világban, például amikor kevés a táplálék. Technikailag a csökkentett anyagcsere szabályozott állapotára utal, ami azt jelenti, hogy a szervezet testében az életben tartást szolgáló kémiai reakciók lelassulnak. A szívverés, a légzés és az energiafogyasztás drámaian lecsökken, és a testhőmérséklet is csökkenhet.
Az, hogy az állatok mikor és mennyi időre térnek nyugalmi állapotba, nagyon eltérő lehet, az év több hónapjától kezdve a néhány hónapos időszakon át napi néhány óráig. Egyes állatok, mint például az egerek és a kolibrik, naponta lépnek torpor állapotba, ha energiát kell megtakarítaniuk. Mások, mint például a sünök és a medvék, általában télen hosszabb ideig tartó nyugalmi állapotba kerülnek (ezt nevezzük téli álomnak). Azokat a fajokat, amelyek minden évben torporba esnek, még akkor is, ha a külső körülmények stabilak, kötelező téli álmot alvóknak nevezzük.
A tény, hogy a nagytestű emlősök, például a medvék, sőt még a főemlősök, például a madagaszkári kövér farkú törpemaki is képes téli álmot aludni, azt jelenti, hogy az ember elméletileg nem túl nagy vagy energiaéhes ahhoz, hogy téli álomba merüljön. Evolúciós eredetünk sem akadályoz meg bennünket ebben, mivel a téli álmot alvó állatok széles körben megtalálhatóak az emlősök minden típusában.
A kontrollált hipotermiát és anyagcserét már széles körben alkalmazzák a klinikai gyakorlatban, például szívműtétek során és a szövetek károsodás elleni védelmére, amikor a véráramlás csökken, például agyvérzés után. A testhőmérséklet és az anyagcsere csökkentése azt jelenti, hogy a sejteknek kevesebb oxigénre van szükségük, ami lehetővé teszi a túlélésüket olyan körülmények között, amikor az oxigén nem áll rendelkezésre. A mesterséges hűtés folyamata az emberekben hasonlónak tűnik az állatok spontán torporához, mivel magában foglalja a légzés, a szívfrekvencia és az anyagcsere csökkentését. A legfontosabb különbség azonban az, hogy az állatok, úgy tűnik, “tudják” a biztonságos és spontán torporba való átlépés módját. Az ember testhőmérsékletének a természetes hőszabályozás blokkolásával történő csökkentéséhez gyógyszerek agresszív alkalmazására van szükség.
A torpor reprodukálásának egyik nehézsége, hogy nem igazán tudjuk, hogy az állatok hogyan indítják el és tartják fenn a folyamatot. Sok kutatást szenteltek a vizsgálatának, de eddig kevés meggyőző választ kaptunk. Egyrészt lehetséges, hogy a torpor “alulról felfelé” indul el, a test egyes sejtjeiben molekuláris szinten bekövetkező változásokkal kezdve. De egy “felülről lefelé” irányuló megközelítés is szerepet játszhat, amely az idegrendszerből érkező jeleket vagy a hormonokat foglalja magában.
Az agy védelme
Az emberi hibernáció gondolatával kapcsolatban van egy másik kulcsfontosságú kérdés is, mégpedig az, hogy mit okozhat az agynak. Az állati hibernátorok rendszeresen kijönnek a téli álomból egy órákra vagy napokra, de ezt az időt gyakran alvással töltik, mielőtt visszatérnének a hibernációba Hasonlóképpen, a napi téli álomból kelő állatok is általában mély alvásba kerülnek.
Ez arra késztetett néhány tudóst, hogy azt feltételezzék, hogy bár hajlamosak vagyunk úgy gondolni a hibernációra, mint egy hosszú alvásra, a téli álom valójában egy alváshiányos állapotot teremt, és az állatoknak ezt rendszeresen kompenzálniuk kell. Ezt láthatjuk abban, hogy az állatok agyhullám-mintázata hasonló, amikor felébrednek a torporból, mint amikor alváshiányos állapotban vannak.
Ez talán azért van így, mert a torpor alacsony anyagcseréje és testhőmérséklete együtt jár az aktivitással azokban az agyi régiókban, amelyek jellemzően az alvás szabályozásához kapcsolódnak. De az is lehet, hogy azért, mert a torpor olyan módon változtatja meg az agyat, ami károsíthatja azt, ha az alvás mechanizmusai nem állítják helyre. Az agy rendkívül érzékeny az oxigénhiányra, ezért védelemre szorul abban az időszakban, amikor a vér- és tápanyagellátás csökken.
A torpor egy másik módja annak, hogy a torpor hatással van az agyra, az emlékeink alapját képező szinaptikus kapcsolatok csökkenése és átrendeződése. Az állatokon, például denevéreken végzett kutatások azt mutatják, hogy a legtöbb emlék még akkor is megmarad, ha több hónapig szinte teljes neuronális depresszióban vagyunk. Úgy tűnik azonban, hogy néhány emlékre jobban vigyáznak, mint másokra, például a közeli rokonokra való emlékezés képességére. Ha tehát emberi hibernációt akarnánk előidézni, létfontosságú lenne tovább vizsgálni, hogyan maradnak meg az emlékek hosszú ideig tartó téli álomban.
Míg még mindig nem tudjuk, hogy lehetséges-e a biztonságos, hosszan tartó emberi hibernáció, a lehetséges mechanizmusokat vizsgáló kutatások újszerű meglátásokat nyújthatnak ahhoz, hogy ez valósággá váljon. A közelmúlt technológiai fejlődése és az új farmakológiai és genetikai eszközök máris nagy lehetőségeket mutattak az alvás kiváltására vagy manipulálására. Ahhoz azonban, hogy teljes mértékben megértsük, hogyan lehetne biztonságosan kiváltani az emberi hibernációt, valószínűleg fel kell boncolnunk a kulcsfontosságú agyi áramköröket és azonosítanunk kell az alvásfunkcióinkat szabályozó kulcsfontosságú molekuláris útvonalakat.
Ez a cikk eredetileg a The Conversation oldalon jelent meg. Olvassa el az eredeti cikket.