В погоне за призраками: раскрытие тайн человеческой спячки

В погоне за призраками: раскрытие тайн человеческой спячки Оставить комментарий

Гора Рокко возвышается над японским городом Кобе, ландшафтом холмов с пешеходными тропами и бесподобным видом на залив Осаки. Каждый год пик высотой 3000 футов утопает в красных, желтых и оранжевых осенних листьях, что делает его популярным местом для барбекю и молодежного веселья.

В октябре 2006 года Рокко предоставил Мицутаке Учикоши, 35-летнему государственному служащему, идеальное место для пикника с группой друзей. После дня, проведенного рядом с пиком за едой и историями, друзья Учикоши решили подняться на канатной дороге обратно на базу Рокко и отправиться домой. Учикоши решил спуститься по одной из горных троп в одиночку.

Затем он исчез.

По пути вниз Учикоши потерял равновесие, в результате чего он поскользнулся, ударился головой и сломал таз. Не в силах пошевелиться или позвать на помощь, он лежал раненый на склоне горы. Ночью осенний холод, опустившийся до 50 градусов по Фаренгейту, пробрался в его кости. Он потерял сознание.

Через 24 дня его нашел проходящий мимо альпинист и доставил в больницу общего профиля городского медицинского центра Кобе. Он был сильно переохлажден и холоден на ощупь. Многие его органы отказали. Согласно новостным сообщениям того времени, врачи Учикоши пришли к выводу, что он впал в состояние, «похожее на спячку», как мог бы сурок.

Когда я впервые услышал эту историю, я сразу же увлекся ею по двум причинам. Во-первых, это была история о сверхчеловеческом выживании. Учикоши преодолел сломанные кости, леденящий холод и крайний уровень голода, который должен был убить его. Он не только выжил, но и был выписан из больницы через 50 дней без серьезных травм. Если его врачи были правы, что-то должно было измениться в мозгу Учикоши, позволив его телу войти в неслыханный период стазиса. Но что именно?

Во-вторых, сама история. Врачи в больнице Кобе не поверили, что Учикоши выжил. Волна прессы, полученная по этому делу, показала, что другие врачи, за исключением Кобе, скептически относились к тому, что это действительно была спячка. Некоторые считали этот подвиг физиологически невозможным. Как только Учикоши выписали из больницы, пресса и ученые, казалось, забыли о его случае. В научной литературе не было ни сообщений о том, что именно помогло ему выжить, ни объяснения его необычайной настойчивости на пике. Тем не менее, его рассказ остается одним из наиболее часто цитируемых примеров скрытой способности людей впадать в спячку.

Что на самом деле случилось с Мицутакой Учикоши на той горе в 2006 году? Я начал рыскать по сети в 2019 году в поисках сведений о его местонахождении. Я разослал электронные письма журналистам, присутствовавшим на пресс-конференции в 2006 году. Я попросил знакомых японских исследователей из национального космического агентства и других учреждений выяснить, смогут ли они выследить его или найти доктора, возглавлявшего лабораторию. пресс.

Чтобы понять его испытания в горах, мне нужно выяснить, как ученые используют экстремальный холод, чтобы вызвать состояние анабиоза у пациентов с травмами. Мне нужно было бы узнать, что космические компании думают о гибернации во время межпланетных путешествий за пределами орбиты Луны и Марса, и выяснить, как нейробиологи разгадывают химические тайны внутри мозга, чтобы активировать состояния, подобные гибернации, у других млекопитающих. И, наконец, мне нужно попытаться найти Учикоши.

Спящий режим Учикоши стал святым Граалем, но казалось, что он стал призраком. Погоня за этим призраком сначала привела меня к зомби.

Собаки-зомби

В 1999 году группа исследователей из Сафарского центра реанимационных исследований Университета Питтсбурга отправила в загробную жизнь свору охотничьих собак.

Потом их вернули.

«Собаки-зомби «, как их окрестил заголовок New York Times в 2005 году, продемонстрировали, что быстрое охлаждение системы кровообращения может привести собак в состояние анабиоза.

В ходе процедуры в Центре Сафар кровь собак удаляли из их тел и медленно заменяли холодной солевой жидкостью, обеспечивающей основные питательные вещества и кислород. Без крови сердца собак остановились, а их мозг затих. Клинически мертв. Исследователи удалили холодный физиологический раствор и вернули теплую кровь через 60 минут. Собаки после сильного удара током ожили. У большинства собак мозг не пострадал.

Это один из наиболее глубоких экспериментов по изучению «терапевтической гипотермии», практики, которая стала обычным явлением в больницах по всему миру при нескольких состояниях, таких как сердечные приступы и травмы головного мозга, вызванные кислородным голоданием. Если мы думаем о мозге как о компьютере, терапевтическая гипотермия позволяет перевести его в режим ожидания, поддерживая питание, но предотвращая его полное отключение. Это дает врачам время на восстановление и перезагрузку пациентов.

Работа над собаками-зомби открыла возможность того, что пациенты с травмами, которые быстро теряют галлоны крови из-за ножевого или огнестрельного ранения, могут избежать смерти, если их тела будут эффективно охлаждены.

«Я хочу прояснить, что мы не пытаемся отправить людей на Сатурн».

Доктор Сэмюэл Тишерман,

Медицинский факультет Мэрилендского университета

Наука о терапевтической гипотермии хорошо изучена. Наши клетки используют кислород для создания энергии. В нормальных условиях сердце перекачивает его по нашему телу. У пациентов с травмами потеря крови приводит к остановке сердца, клетки быстро голодают и умирают. Охлаждение тела на несколько градусов заставляет клетки замедляться, поэтому им требуется меньше энергии и меньше кислорода.

В 2016 году в рамках одобренного FDA клинического испытания группа хирургов Медицинской школы Университета Мэриленда под руководством доктора Сэмюэля Тишермана начала исследовать, как эта процедура может помочь этим пациентам выжить. Есть надежда, что процесс, известный как экстренная консервация и реанимация, улучшит шансы на выживание для пациентов с травмами, не причинив никакого вреда их мозгу.

Ученые показали, что процедура работает на свиньях, но испытания Тишермана на людях было трудно начать. Он требует, чтобы пациенты прибывали в отделение неотложной помощи, когда врачи-специалисты, такие как Тишерман, находятся в здании и готовы выполнить процедуру. Впервые запущенный более десяти лет назад, он только что достиг важной вехи, зарегистрировав первого пациента-человека и временно поместив этого человека в «приостановленную анимацию» в ноябре 2019 года. Ожидается, что к завершению испытания будет зачислено 10 человек.

Полные результаты испытания все еще ожидаются и дважды откладывались из-за пандемии, которая наложила дополнительный отпечаток на работу. Теперь ожидается, что он будет завершен в декабре 2023 года, согласно его списку в базе данных клинических испытаний США.

В испытании Тишермана кроется потенциальный ответ на удачу Учикоши на горе. Способствовала ли гипотермия его выживанию? Возможно. Если бы Учикоши испытал форму гипотермии, которая заставила бы его мозг переключиться в режим ожидания, это могло бы замедлить его метаболизм и снизить количество энергии, необходимой ему для получения из пищи и воды.

Клинические испытания пытаются удерживать пациентов в состоянии анабиоза всего на несколько минут или, самое большее, на час или около того — достаточно долго, чтобы врачи могли залечить травматические повреждения. Как Тишерман сказал New Scientist в 2019 году: «Я хочу прояснить, что мы не пытаемся отправить людей на Сатурн».

Но длительный период бездействия Учикоши и последующее выздоровление предполагает, что такое будущее возможно.

Луна или Марс

Ближайший Сатурн находится примерно в 750 миллионах миль от Земли. Путешествие с экипажем к кольчатой ​​жемчужине Солнечной системы может занять более пяти лет и потребует огромных ресурсов для размещения, питания и развлечения астронавтов. То есть, если вы не можете погрузить путешественников в состояние, подобное спячке.

Короткие космические полеты представляют определенный риск для астронавтов, но через десятилетия люди могут потратить месяцы или годы, отправляясь дальше в космос, за пределы Луны и Марса, где такие риски значительно возрастают.

Физиологические опасности длительного космического полета многочисленны. Космическое излучение постоянно обрушивается на тело, интенсивная изоляция разрушает разум, а микрогравитация приводит к истощению мышц и костей.

«Из исследований на животных известно, что спячка может свести к минимуму и положительно повлиять на все три фактора», — сказала Дженнифер Нго-Ань, ученый из Европейского космического агентства.

Зимующие животные, такие как летучие мыши и ежи, не страдают от дегенерации мышц или костей. Другие животные, например медведи, впадают в похожее на спячку состояние, известное как оцепенение. Торпор классически определяется как состояние непроизвольной гибернации, в которое организмы впадают, чтобы выжить в суровых условиях, лишенных источников энергии, таких как пища и вода. Это в основном облегченная гибернация.

Если мы сможем понять, почему животные так поступают, и понять, как вызвать оцепенение у людей, мы сможем предотвратить некоторые из самых серьезных проблем, связанных с длительным покиданием Земли.

«Это революционная технология», — сказал Джон Брэдфорд, президент и технический директор SpaceWorks Enterprises, инжиниринговой компании, базирующейся в Атланте. Брэдфорд, с которым я разговаривал в 2019 году, считает, что способность охлаждать людей и помещать их в анабиоз позволит нам «действительно чего-то добиться в космосе».

Брэдфорд и его команда работали над гибернацией человека с 2012 года и получили второй раунд финансирования в 2016 году через НАСА в рамках программы агентства Innovative Advanced Concepts. Их идея состоит в том, чтобы вызывать и регулировать оцепенение у космонавтов, используя принципы терапевтической гипотермии.

«Терапевтическая гипотермия далеко не так экстремальна, как-то, что мы видим в кино», — сказал Брэдфорд. «Вы всегда видите, как кто-то впадает в анабиоз на 100 лет или около того. Нам это не нужно».

Вместо этого SpaceWorks предложила метод, получивший название синтетического оцепенения. Теоретическая миссия на Марс приведет к тому, что астронавты уйдут под воду на срок до 14 дней, а затем будут разбужены на активный период, который длится три или четыре дня. «Разбивая его, проблемы значительно сокращаются», — сказал Брэдфорд. Модель гибернации по сменам означает, что член экипажа всегда будет бодрствовать в течение 200 с лишним дней пути, решая проблемы безопасности или любые чрезвычайные ситуации, которые могут возникнуть.

Это также может помочь ближе к дому. Брэдфорд сказал, что синтетическое оцепенение может стать ключом к созданию колоний на Луне, если мы когда-нибудь пойдем по этому пути. Вам не нужно это, чтобы взять небольшие экипажи на поверхность Луны в трехдневном путешествии, но если вы отправляете целые сообщества, проблемы с инфраструктурой становятся намного сложнее. «Если вы хотели отправить тысячу человек, три дня — это непросто», — сказал он.

Торпор может быть ответом.

«Мы можем поместить их в это состояние с низким уровнем метаболизма здесь, на Земле, запустить корабль, он приземлится на Луну [и вы] разбудите всех через пару дней», — сказал Брэдфорд.

Звучит достаточно просто, но наше понимание того, как работает спящий режим, слишком примитивно, чтобы в ближайшее время достичь того, что предлагает Брэдфорд. Люди просто не должны впадать в спячку: мы так не устроены. Выживание Учикоши на японской горе всегда было исключением, а не нормой, хотя потенциально оно показывает, что у такого состояния, как синтетическое оцепенение, нет затяжных эффектов.

И недавние исследования показывают, что ключом к возникновению такого состояния может быть настройка специализированного скопления клеток, спрятанных в терморегулирующей зоне мозга.

Вопросы о Q-нейронах

Мыши не впадают в естественную спячку, но они способны резко замедлять свой метаболизм, когда пищи не хватает. Они тоже впадают в оцепенение.

Исследователи смогли воспользоваться этой физиологической особенностью и вызвать оцепенение у лабораторных грызунов, ограничив их потребление пищи или снизив температуру в их вольерах. Вмешательства дают исследователям возможность исследовать механизмы, лежащие в основе этих состояний, особенно в отношении изменений, происходящих в мозгу.

В двух исследованиях, опубликованных в журнале Nature в 2020 году, изучалось, как скопления клеток мозга или нейронов связаны с оцепенением и состояниями, подобными гибернации, у грызунов. Обе команды сосредоточились на области мозга, известной как гипоталамус, группе клеток, ответственных за регуляцию температуры, и обнаружили отдельные популяции, которые они могли связать с оцепенением.

Одна команда, возглавляемая Такеши Сакураи, исследователем из Университета Цукуба в Японии, сосредоточилась на наборе клеток головного мозга, участвующих в сложных температурных схемах мозга. Команда назвала эту группу клеток Q-нейронами. Используя генетически модифицированных мышей, Сакураи и его команда смогли взять под контроль эти клетки, вводя мышам лекарство, которое активирует клетки, подобно щелчку выключателя.

Включение Q-нейронов снизило температуру тела мышей с 96,8 градусов по Фаренгейту (36 градусов по Цельсию) до 71,6 градусов по Фаренгейту (22 градуса по Цельсию). Сердцебиение и дыхание замедлены. Мыши находились в этом состоянии, похожем на спячку, в течение двух дней, а иногда и дольше. Как только Q-нейроны были отключены, команда Сакураи исследовала органы мышей и не обнаружила явных изменений в головном мозге, сердце, печени или почках.

Гипотермия обычно вызывала озноб и, в конечном итоге, потерю сознания, но Сакураи считает, что гипотермия, вызванная Q-нейронами, или QIH, не вызывала у мышей «чувство холода». Скорее, это «меняет состояние тела», сказал он. Эти клетки мозга сигнализируют другим системам органов и гормонам о необходимости корректировки, обманывая организм, заставляя его экономить энергию за счет снижения метаболических потребностей.

«Для мыши с QIH температура тела 22 градуса по Цельсию является комфортным состоянием», — сказал Сакураи.

Грызуны не впадают в спячку естественным образом, поэтому раскрытие этого потенциала — это шаг вперед в понимании системы управления мозгом. Сакураи сказал, что команда потенциально будет изучать золотых хомяков, которые естественным образом впадают в спячку, чтобы увидеть, приводит ли манипулирование Q-нейронами к тем же эффектам, которые они наблюдали у мышей.

«Необходимо провести гораздо больше исследований, чтобы понять, как животные входят в эти состояния, регулируют их и выживают, а также могут ли они безопасно вызываться у других млекопитающих, включая людей».

Синиса Хрватин, нейробиолог из Гарварда.

Генширо Сунагава, соавтор статьи из японского исследовательского института Riken, сказал, что команда хочет изучить отдельные ткани и органы во время состояния гибернации, вызванного Q-нейронами, и понять, как именно замедляется их метаболизм. Это может привести к целенаправленным способам перевода отдельных органов в состояние анабиоза. «Это, безусловно, повлияет на регенеративную медицину или трансплантационную медицину», — сказал он.

Исследование также выявляет потенциальные механизмы, которые могли привести туриста Учикоши в состояние, подобное спячке. Невозможно узнать, как повлиял на его мозг во время пребывания в горах, но если его Q-нейроны активизировались, возможно, они обманули его тело, заставив думать, что 50 градусов по Фаренгейту на самом деле не опасны для жизни, но удобны.

Однако Q-нейроны, вероятно, являются лишь частью уравнения. В другом исследовании под руководством нейробиолога из Гарварда Синиса Хрватина изучались нейроны в другой части гипоталамуса. Активация этих клеток, названных нейронами avMLPA, вызывала оцепенение у мышей. По сути, два исследования показывают, что стимуляции одних и тех же участков мозга достаточно, чтобы грызуны погрузились в глубокий сон.

Но мозг — это запутанная цепь, непрерывно испускающая электрические импульсы. Простого обнаружения скоплений клеток, которые, по-видимому, изменяют физиологическое состояние организма, недостаточно, чтобы надежно активировать гибернацию у людей.

«Необходимо провести гораздо больше исследований, чтобы понять, как животные входят в эти состояния, регулируют их и выживают, а также могут ли они безопасно вызываться у других млекопитающих, включая людей», — сказал Хрватин.

Я спросил Сунагаву и Сакураи, знакомы ли они с историей о Мицутаке Учикоши. Они оба знали об этой истории, но имели мало дополнительной информации. Призрак горы Рокко оставался неуловимым. Но поздно вечером в пятницу в октябре 2021 года, через три года после того, как я начал искать Учикоши, мой почтовый ящик зазвенел звуком нового электронного письма.

Призрак горы Рокко

Сообщение поступило от Кейко Кобаяши, координатора по международным делам в кластере биомедицинских инноваций Кобе, где находится больница, где лечился Учикоши после его спасения. Она нашла двух врачей, которые лечили Учикоши в 2006 году.

Главным лечащим врачом в этом случае был Такея Минами, эксперт по сердечно-сосудистым заболеваниям. Я быстро узнал, что он тоже преследовал призрак Учикоши более десяти лет.

Когда я брал у него интервью в декабре 2021 года, он сказал, что этот инцидент оказал «довольно большое влияние на его карьеру». С тех пор, как 16 лет назад Учикоши привезли в больницу, он пытается разобраться в том, что произошло на горе Рокко. Он представил этот случай на конференциях, разговаривая с экспертами в области гормонов, метаболизма, контроля температуры тела и неврологии, чтобы попытаться понять, как Учикоши выжил.

«Для медицины важно раскрыть этот конкретный случай», — сказал мне Минами через Кобаяши.

Что мы знаем, так это то, что когда Учикоши прибыл в больницу, его отправили в отделение неотложной помощи, где его посетили врачи, в том числе Минами и еще один врач, Дайсуке Мизу. Показания ректального термометра показали, что внутренняя температура Учикоши составляла всего 72,3 градуса по Фаренгейту. Это на 25 градусов холоднее, чем обычно. «Мы были удивлены, что гипотермия может привести к таким последствиям», — сказала Мизу.

Минами и Мизу помогли согреть тело Учикоши, купав его в теплой воде, но почти сразу же у него остановилось сердце. Это характерно для пациентов с гипотермией, потому что холод приводит к нарушению регуляции сердцебиения. Команда выполняла сердечно-легочную реанимацию более двух часов, пока его тело медленно согревалось, и, в конце концов, его сердце снова начало биться самостоятельно.

Дальнейшее обследование подтвердило, что Учикоши был обездвижен — шансов, что он сможет передвигаться по горе, было очень мало. Рентген показал, что его бедренная кость была сломана и начала заживать к тому времени, когда его спасли. Его желудок был совершенно пуст. У него были укусы клещей на ногах, а кожа была обожжена солнцем, особенно там, где он держал руку, чтобы защитить себя от света, прежде чем потерять сознание.

Минами сказал, что он был «просто поражен» тем, что Учикоши выжил и у него не было затяжных проблем со здоровьем. Но дело настолько выходит за рамки нормы, что до сих пор его озадачивает. Он исследовал физиологические данные, изучил погодные условия в горах и воспользовался компьютерным моделированием, чтобы реконструировать то, что происходило в теле Учикоши во время испытания.

Со всем, что он узнал, Минами предполагает, что температура тела застрявшего пациента, вероятно, упала в дни после его исчезновения и падения. Когда он потерял сознание, мозг взял верх, замедлив его базовый уровень метаболизма до такой степени, что он смог сохранить энергию и поддерживать работу его органов. Обсудив это дело с коллегами в течение многих лет, Минами пришел к несколько двусмысленному ответу.

«Я не могу сказать, что этот случай определенно был связан с гибернацией», — сказал он, но он называет это «оцепенением».

Сон в глубоком сне

Случайные рассказы о сверхчеловеческом выживании продолжают удивлять ученых.

Через шесть лет после того, как Учикоши вышел из больницы Кобе, стал известен еще один экстраординарный случай: 44-летний швед провел два месяца, застряв в своей машине во время метели, под толстым слоем снега, когда температура на улице достигала -22 градусов. по Фаренгейту (-30 градусов С). Он сказал полицейским, что был без еды, но ел снег, чтобы выжить.

Его врачи были так же ошеломлены, как и врачи из больницы Кобе, и предположили, что тело мужчины, возможно, адаптировалось к более низким температурам внутри автомобиля, опустившись значительно ниже нормы в целях экономии энергии. Гибернация, под любым другим названием.

Общей чертой, от собак-зомби до выживших шведов, является способность организма реагировать на изменения температуры. Холодный зимний вечер вызывает подсознательные реакции, о которых мы знаем, — мурашки по коже и дрожь — но, похоже, люди сохраняют некоторую способность идти еще дальше, впадая в состояние анабиоза без длительных негативных последствий в самых экстремальных условиях.

Когда я брал интервью у Минами в декабре 2021 года, он спросил, удалось ли мне найти Учикоши. Я сказал ему, что не видел. Он тоже пытался, но потерпел неудачу, отметив, что Учикоши регулярно посещал больницу Кобе в течение двух лет после аварии. С 2008 года никто не знает, что с ним случилось. Я чувствовал, что это был последний шанс найти его. Он снова оказался неуловимым.

Я начал поиски с вопроса: что на самом деле случилось с Учикоши на горе в 2006 году? Я дошел до конца пути без ответа. Невозможно точно узнать, как реагировали его мозг и тело, когда он был без сознания более трех недель. Вероятно, нет никаких шансов узнать, как он избежал своей судьбы. Все, что мы знаем наверняка, это то, что он выжил.

Но в поисках его выяснилось, что мечта человека о спячке жива и здорова. Через несколько десятилетий такие подвиги, как у Учикоши, могут быть не просто коротким, непроизвольным сном, вдохновленным базовым биологическим стремлением к выживанию. Вместо этого нас могут намеренно охлаждать в течение нескольких часов после травмирующего несчастного случая, чтобы выиграть время для врачей, чтобы вылечить нас, или погрузить в многомесячные приступы метаболического застоя, чтобы отправиться за пределы орбиты Марса и за его пределы.

Возможно, в эти моменты мы наконец поймем, что случилось с Мицутакой Учикоши.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.