Vladyslav Vyazovskiy, profesor asociat de neuroștiințe, University of Oxford
În zilele reci și întunecate, este tentant să-ți imaginezi că te închizi în casă până la revenirea vremii mai calde. Multe animale fac exact acest lucru, intrând într-o stare cunoscută sub numele de toropeală, care își reduce la minimum funcțiile corporale și folosește depozitele de grăsime din corp pentru energie. Ar putea oamenii să hiberneze vreodată în același mod?
În afară de faptul că oferă un mod convenabil de a evita iarna, un motiv pentru a afla ar putea fi apariția călătoriilor spațiale pe distanțe lungi. O călătorie către cea mai apropiată planetă, Marte, ar dura aproximativ opt luni folosind tehnologia actuală. Dacă într-o zi sperăm să vizităm un alt sistem stelar, chiar dacă am putea călători cu viteza luminii, călătoria ar dura ani de zile. Faptul de a putea intra într-o stare de toropeală pe termen lung ar face ca astfel de distanțe să fie considerabil mai puțin plictisitoare pentru astronauți și ar economisi resurse vitale.
În calitate de cercetător în neuroștiințe, fac parte în prezent dintr-o echipă de experți organizată de Agenția Spațială Europeană pentru a afla dacă și cum am putea să punem oamenii într-o stare de stază. Este încă o întrebare deschisă, dar, cel puțin în teorie, nu putem exclude faptul că ar putea fi posibil.
Temperatura corpului și metabolismul
Hedgehogs intră în perioade prelungite de toropeală, de obicei în timpul iernii.
(Credit: )
Torporul pare să fi evoluat pentru a umple în mod eficient golurile din acele perioade ale anului în care nu este nevoie ca anumite animale să fie în lume, de exemplu atunci când hrana este rară. Din punct de vedere tehnic, se referă la o stare reglementată de metabolism redus, ceea ce înseamnă că reacțiile chimice din corpul unui organism care îl mențin în viață încetinesc. Ritmul cardiac, respirația și consumul de energie scad dramatic, iar temperatura corpului poate, de asemenea, să scadă.
Când și pentru cât timp animalele intră în toropeală poate varia enorm, de la mai multe luni pe an, la doar câteva ore pe zi pe o perioadă de câteva luni. Unele animale, cum ar fi șoarecii și păsările colibri, intră zilnic în stare de toropeală dacă au nevoie să economisească energie. Altele, cum ar fi aricii și urșii, intră în perioade prelungite de toropeală, de obicei în timpul iernii (aceasta este ceea ce noi numim hibernare). Acele specii care intră în toropeală în fiecare an, chiar dacă condițiile de afară sunt stabile, se numesc hibernatori obligatorii.
Faptul că mamiferele mari, cum ar fi urșii și chiar primatele, cum ar fi lemurul pitic cu coadă grasă din Madagascar, pot hiberna înseamnă că, teoretic, oamenii nu sunt prea mari sau prea avizi de energie pentru a intra în toropeală. Nici originea noastră evolutivă nu ne împiedică să facem acest lucru, deoarece animalele care hibernează au fost găsite pe scară largă în toate tipurile de mamifere.
Ipotermia și metabolismul controlat sunt deja utilizate pe scară largă în practica clinică, cum ar fi în timpul intervențiilor chirurgicale cardiace și pentru a proteja țesuturile de leziuni atunci când fluxul sanguin este redus, cum ar fi după un accident vascular cerebral. Scăderea temperaturii corpului și a metabolismului înseamnă că celulele au nevoie de mai puțin oxigen, permițând supraviețuirea lor în condițiile în care oxigenul nu poate fi livrat. Acest proces de răcire artificială la om pare similar cu toropeala spontană la animale, deoarece include reducerea respirației, a ritmului cardiac și a metabolismului. Dar diferența esențială este că animalele par să „cunoască” modalitatea de a intra în mod sigur și spontan în toropeală. Scăderea temperaturii corporale a unui om prin blocarea termoreglementării naturale a acestuia necesită utilizarea agresivă a medicamentelor.
Una dintre dificultățile legate de replicarea torporului este că nu știm cu adevărat cum încep și mențin animalele acest proces. Multe cercetări au fost dedicate investigării acestuia, dar până în prezent s-au obținut puține răspunsuri concludente. Pe de o parte, este posibil ca toropeala să fie declanșată într-un mod „de jos în sus”, începând cu schimbările care au loc în celulele individuale ale corpului la nivel molecular. Dar o abordare „de sus în jos”, care implică semnale de la sistemul nervos sau hormoni, ar putea, de asemenea, să joace un rol.
Protejarea creierului
Există o altă problemă cheie cu ideea de hibernare umană, și anume ce ar putea face aceasta creierului. Animalele care hibernează ies în mod regulat din toropeală pentru o perioadă de câteva ore sau zile, dar adesea petrec acest timp dormind, înainte de a reveni la hibernare În mod similar, animalele care ies din toropeala zilnică intră, de asemenea, de obicei, într-un somn adânc.
Aceasta i-a determinat pe unii oameni de știință să sugereze că, deși avem tendința de a ne gândi la hibernare ca fiind ca la un somn lung, toropeala creează de fapt o stare de lipsă de somn, iar animalele trebuie să compenseze în mod regulat acest lucru. Putem observa acest lucru în modul în care tiparele undelor cerebrale ale animalelor sunt similare atunci când ies din toropeală și atunci când au fost private de somn.
Acest lucru se datorează poate faptului că metabolismul și temperatura corporală scăzută din toropeală sunt asociate cu activitatea în acele regiuni ale creierului, care sunt de obicei asociate cu reglarea somnului. Dar poate fi, de asemenea, pentru că torporul schimbă creierul într-un mod care l-ar putea deteriora dacă nu ar fi restaurat prin mecanismele somnului. Creierul este foarte sensibil la lipsa de oxigen și, prin urmare, trebuie să fie protejat în perioada în care aportul de sânge și nutrienți este redus.
Un alt mod în care toropeala afectează creierul este prin reducerea și reorganizarea conexiunilor sinaptice care stau la baza amintirilor noastre. Cercetările efectuate pe animale, cum ar fi liliecii, arată că majoritatea amintirilor sunt păstrate chiar și după multe luni într-o stare de depresie neuronală aproape completă. Însă unele amintiri par să fie păstrate mai bine decât altele, cum ar fi capacitatea de a ne aminti de rudele apropiate. Așadar, dacă am dori să inducem hibernarea umană, ar fi de o importanță vitală să investigăm în continuare modul în care sunt păstrate amintirile pe o perioadă lungă de toropeală.
În timp ce încă nu suntem siguri dacă hibernarea umană prelungită în condiții de siguranță este posibilă, cercetările care analizează mecanismele potențiale ar putea oferi perspectivele noi necesare pentru ca acest lucru să devină o realitate. Progresele tehnologice recente și noile instrumente farmacologice și genetice au demonstrat deja un mare potențial pentru a induce sau manipula somnul. Dar pentru a înțelege pe deplin cum am putea induce în siguranță hibernarea umană, va trebui probabil să disecăm circuitele cheie ale creierului și să identificăm căile moleculare cheie care ne reglează funcțiile de somn.
Acest articol a fost publicat inițial pe The Conversation. Citiți articolul original.
.