Vladyslav Vyazovskiy, professore associato di neuroscienze, Università di Oxford
Nei giorni freddi e bui si è tentati di immaginare di chiudersi in se stessi fino al ritorno del tempo più caldo. Molti animali fanno proprio questo entrando in uno stato noto come torpore, che riduce le loro funzioni corporee al minimo e utilizza i depositi di grasso nel loro corpo per l’energia. Gli esseri umani potrebbero mai ibernarsi allo stesso modo?
Oltre a fornire un modo conveniente per evitare l’inverno, una ragione per scoprirlo potrebbe essere l’avvento dei viaggi spaziali a lunga distanza. Un viaggio verso il nostro pianeta più vicino, Marte, richiederebbe circa otto mesi con la tecnologia attuale. Se un giorno speriamo di visitare un altro sistema stellare, anche se potessimo viaggiare alla velocità della luce, il viaggio richiederebbe anni. Essere in grado di entrare in uno stato di torpore a lungo termine renderebbe tali distanze notevolmente meno noiose per gli astronauti e conserverebbe risorse vitali.
Come neuroscienziato, faccio attualmente parte di un team di esperti organizzato dall’Agenzia Spaziale Europea per capire se e come potremmo essere in grado di mettere gli esseri umani in uno stato di stasi. È ancora una questione aperta ma, almeno in teoria, non possiamo escludere che sia possibile.
Temperatura corporea e metabolismo
I ricci entrano in periodi prolungati di torpore, solitamente durante l’inverno.
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Il torpore sembra essersi evoluto per riempire efficacemente i vuoti durante quei periodi dell’anno in cui non c’è bisogno che certi animali siano fuori nel mondo, per esempio quando il cibo è scarso. Tecnicamente si riferisce a uno stato regolato di metabolismo ridotto, il che significa che le reazioni chimiche nel corpo di un organismo che lo mantengono in vita rallentano. La frequenza cardiaca, la respirazione e il consumo di energia diminuiscono drasticamente e anche la temperatura corporea può diminuire.
Quando e per quanto tempo gli animali entrano in torpore può variare enormemente, da molti mesi dell’anno, a solo poche ore al giorno per un periodo di pochi mesi. Alcuni animali, come i topi e i colibrì, entrano in uno stato di torpore su base giornaliera se hanno bisogno di risparmiare energia. Altri, come i ricci e gli orsi, entrano in periodi prolungati di torpore, di solito durante l’inverno (questo è ciò che chiamiamo ibernazione). Quelle specie che vanno in torpore ogni anno, anche se le condizioni esterne sono stabili, sono chiamate ibernatori obbligatori.
Il fatto che grandi mammiferi come gli orsi e persino i primati, come il lemure nano dalla coda grassa del Madagascar, possano andare in letargo significa che teoricamente gli umani non sono troppo grandi o affamati di energia per entrare in torpore. Né la nostra origine evolutiva ci impedisce di farlo, dato che gli animali ibernanti sono stati trovati ampiamente in tutti i tipi di mammiferi.
L’ipotermia e il metabolismo controllati sono già ampiamente usati nella pratica clinica, come durante la chirurgia cardiaca e per proteggere i tessuti dai danni quando il flusso di sangue è ridotto, come dopo un infarto. Abbassare la temperatura corporea e il metabolismo significa che le cellule hanno bisogno di meno ossigeno, permettendo la loro sopravvivenza in condizioni in cui l’ossigeno non può essere fornito. Questo processo di raffreddamento artificiale negli esseri umani sembra simile al torpore spontaneo negli animali, in quanto comprende la riduzione della respirazione, della frequenza cardiaca e del metabolismo. Ma la differenza chiave è che gli animali sembrano “conoscere” il modo per entrare in modo sicuro e spontaneo nel torpore. Abbassare la temperatura corporea di un uomo bloccando la sua termoregolazione naturale richiede l’uso aggressivo di farmaci.
Una delle difficoltà nel replicare il torpore è che non sappiamo veramente come gli animali iniziano e mantengono il processo. Molta ricerca è stata dedicata a studiarlo, ma finora sono state ottenute poche risposte definitive. Da un lato, è possibile che il torpore sia innescato in modo “bottom up”, a partire dai cambiamenti che avvengono nelle singole cellule del corpo a livello molecolare. Ma anche un approccio “dall’alto verso il basso” che coinvolge i segnali del sistema nervoso o gli ormoni potrebbe avere un ruolo.
Proteggere il cervello
C’è un altro problema chiave con l’idea dell’ibernazione umana, ed è quello che potrebbe fare al cervello. Gli ibernatori animali escono regolarmente dal torpore per un periodo di ore o giorni, ma spesso passano quel tempo dormendo, prima di tornare all’ibernazione Allo stesso modo, gli animali che emergono dal torpore quotidiano entrano di solito in un sonno profondo.
Questo ha portato alcuni scienziati a suggerire che, anche se tendiamo a pensare all’ibernazione come a un lungo sonno, il torpore crea effettivamente uno stato di privazione del sonno e gli animali hanno bisogno di compensare regolarmente per questo. Possiamo vederlo nel modo in cui i modelli di onde cerebrali degli animali sono simili quando emergono dal torpore a quando sono stati privati del sonno.
Questo forse perché il basso metabolismo e la temperatura corporea del torpore sono associati all’attività in quelle regioni del cervello, che sono tipicamente associate alla regolazione del sonno. Ma potrebbe anche essere perché il torpore cambia il cervello in un modo che potrebbe danneggiarlo se non fosse ripristinato dai meccanismi del sonno. Il cervello è molto sensibile alla mancanza di ossigeno e quindi ha bisogno di essere protetto durante il periodo in cui l’apporto di sangue e nutrienti è ridotto.
Un altro modo in cui il torpore influenza il cervello è riducendo e riorganizzando le connessioni sinaptiche che sono alla base dei nostri ricordi. La ricerca in animali come i pipistrelli mostra che la maggior parte dei ricordi sono conservati anche dopo molti mesi in uno stato di quasi completa depressione neuronale. Ma alcuni ricordi sembrano essere curati meglio di altri, come la capacità di ricordare i parenti stretti. Quindi, se volessimo indurre l’ibernazione umana, sarebbe di vitale importanza indagare ulteriormente su come i ricordi vengono conservati per un lungo periodo di torpore.
Sebbene non siamo ancora sicuri che l’ibernazione umana prolungata e sicura sia possibile, la ricerca sui potenziali meccanismi potrebbe fornire le nuove intuizioni necessarie perché questo diventi una realtà. I recenti progressi tecnologici e i nuovi strumenti farmacologici e genetici hanno già mostrato un grande potenziale per indurre o manipolare il sonno. Ma per comprendere appieno come potremmo indurre in modo sicuro l’ibernazione umana, avremo probabilmente bisogno di sezionare i circuiti cerebrali chiave e identificare i percorsi molecolari chiave che regolano le nostre funzioni del sonno.
Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l’articolo originale.