Cara teraman untuk menempuh jarak jauh di luar angkasa mungkin adalah hibernasi buatan.
Suatu hari nanti astronot, yang diisi seperti sprat dalam kaleng roket dan terbang ke planet lain, akan terlindungi dari radiasi dan penyakit luar angkasa dengan penurunan laju metabolisme dalam tubuh. Mereka akan berhibernasi selama berbulan-bulan seperti beruang, dan pesawat ruang angkasa akan membawa mereka melewati ruang dan waktu. Mungkin, mereka akan tidur dalam kepompong putih, mirip dengan peti mati, yang diperlihatkan kepada kita oleh sutradara fiksi ilmiah futuristik dalam film seperti "2001: A Space Odyssey", "Alien", dan "Avatar".
Tetapi astronot dan penjajah ruang angkasa kemungkinan besar akan mempelajari satu atau dua hal dari siput dehidrasi, yang dapat bertahan selama lebih dari setahun tanpa makan apa pun. Atau pada panda raksasa, yang memakan bambu rendah kalori. Dan juga pada lintah yang dapat bertahan hidup dalam nitrogen cair; pada anak-anak yang jatuh ke air es, dan kemudian disadarkan; pada pemain ski yang terkubur dalam longsoran salju, tetapi kemudian perlahan-lahan kembali hidup dari keadaan hipotermia tanpa mimpi.
Ilmuwan menyebut fenomena ini "hibernasi linglung". Suatu ketika kelambanan, atau kelambanan, dianggap sesuatu yang aneh dan aneh, dan disebut "ketidaksensitifan fungsi". Sekarang sedang dipelajari dengan serius, berharap mendapat manfaat dari penerbangan luar angkasa jangka panjang.
Minat ini sebagian disebabkan oleh kemajuan dalam bedah kriogenik, serta pengetahuan baru yang diperoleh dalam praktik. Satu kasus seperti itu dilaporkan pada tahun 1995 di jurnal Prehospital and Disaster Medicine. Seorang anak laki-laki berusia empat tahun jatuh melalui es ke dalam air dingin di sebuah danau di Hanover, Jerman. Tim penyelamat menariknya keluar dari air, tetapi tidak bisa membuatnya sadar di tempat. Pupil mata anak laki-laki itu membesar dan jantungnya berhenti selama 88 menit. Saat korban dibawa ke rumah sakit, suhu tubuhnya mencapai 20 derajat yang mengindikasikan hipotermia yang ekstrim.
Setelah 20 menit, ketika dokter mulai menghangatkan rongga dada bocah itu, ventrikel jantungnya mulai berkontraksi. Setelah sepuluh menit berikutnya, ritme sinus kembali normal. Dalam dua minggu, anak laki-laki itu pulih sepenuhnya dan keluar dari rumah sakit. Para dokter menyimpulkan bahwa air sedingin es dengan cepat mendinginkan tubuhnya ke keadaan pingsan metabolik (mati suri), menjaga semua organ dan jaringan vital, dan pada saat yang sama, mengurangi kebutuhan oksigen untuk sirkulasi darah. Nyatanya, hawa dingin menyelamatkan nyawanya. “Kasus-kasus seperti ini membuat kami berpikir bahwa hipotermia yang sangat dalam dapat membuat pasien kami bertahan hidup,” tulis Samuel Tisherman, profesor bedah di Fakultas Kedokteran Universitas Maryland, dalam sebuah email. - Yang utama adalah mendinginkan otak baik sampai aliran darah berhenti,atau segera setelah berhenti. Semakin rendah suhunya, semakin baik otak mengatasi kekurangan aliran darah."
Hipotermia terapeutik mapan dalam praktik bedah. Eksperimen pendinginan dimulai pada 1960-an, terutama dengan bayi baru lahir dan mereka yang menderita penyakit kardiovaskular. Bayi baru lahir dibungkus dengan selimut pendingin, ditempatkan di es dan bahkan di drift untuk memperlambat sirkulasi darah dan mengurangi kebutuhan oksigen sebelum operasi jantung.
Saat ini, dokter menggunakan hipotermia ringan (sekitar 31 derajat) untuk merawat bayi baru lahir tertentu dalam kasus yang parah, seperti kelahiran prematur atau hipoksia janin. Anak-anak dirawat dalam kapsul pendingin selama 72 jam, menurunkan metabolisme mereka sedemikian rupa sehingga kebutuhan oksigen jaringan terpenuhi, sementara otak dan organ vital lainnya dipulihkan.
Video promosi:
Demikian pula, ahli bedah menggunakan pendinginan dan penekanan metabolik untuk merawat pasien yang menderita cedera dan cedera fisik, seperti serangan jantung, stroke, luka tembak, perdarahan hebat, dan cedera kepala yang menyebabkan edema serebral. Dalam keadaan darurat, ahli anestesi dapat memasukkan tabung kateter tipis ke dalam hidung pasien, yang mengirimkan nitrogen dingin langsung ke dasar otak. Dalam satu percobaan pengobatan, ahli bedah memasukkan kateter mesin jantung-paru melalui dada ke aorta, atau melalui selangkangan ke dalam arteri femoralis. Tabung ini digunakan untuk memberikan larutan garam dingin untuk menurunkan suhu tubuh dan menggantikan darah yang hilang. Ketika ahli traumatologi menghentikan pendarahan, mesin jantung-paru memulai aliran darah lagi dan pasien menerima transfusi darah.
“Jika Anda menerapkan pilek dengan cukup cepat, sebelum jantung berhenti, maka organ vital, dan khususnya otak, akan mampu menahan dingin tanpa darah untuk beberapa waktu,” jelas Tisherman. Dia sedang melakukan uji klinis dengan larutan garam dingin di Klinik Baltimore mencoba membantu pasien yang terluka parah. Tisherman berharap untuk melanjutkan penelitiannya setidaknya hingga musim gugur 2018, dan mungkin lebih lama.
Hipotermia yang dihasilkan dengan cepat melambat atau menghentikan sirkulasi darah selama sekitar satu jam. Oleh karena itu, kebutuhan oksigen berkurang, dan ahli bedah punya waktu untuk menyembuhkan luka yang mengancam nyawa, setelah itu mereka dapat menghangatkan pasien dan menghidupkannya kembali.
Teka-teki Torpor
Saat ini, banyak komunitas dirgantara menggantungkan harapan mereka pada hipotermia yang ditimbulkan secara medis dan penurunan metabolisme sebagai cara untuk menghemat ruang, berat, kargo, bahan bakar, makanan, dan depresi selama penerbangan panjang ke Mars atau planet yang lebih jauh. Penelitian ke arah ini baru saja dimulai. Satu masalah murni medis. Apa cara terbaik untuk membuat astronot yang sehat berada dalam hibernasi? Sudah diketahui umum tentang hipotermia terapeutik di ruang operasi, tetapi bagaimana membuat orang di luar angkasa tetap sejuk dan berhibernasi selama berminggu-minggu, berbulan-bulan, dan bahkan bertahun-tahun? Ini adalah area yang sama sekali belum dijelajahi. Beberapa ilmuwan yang mempelajari hibernasi pada hewan mengatakan bahwa metode lain untuk menekan metabolisme lebih baik. Ini adalah diet khususradiasi frekuensi rendah dan bahkan penggunaan protein yang menyebabkan hibernasi pada hewan seperti beruang dan tupai tanah Beringian, karena mereka secara aman mengatur laju metabolisme dengan kemungkinan keluar dari keadaan mati suri.
Masalah nyata lainnya adalah pembiayaan. Berapa banyak uang yang akan dialokasikan NASA untuk mempelajari perlambatan metabolisme pada hewan dan manusia jika badan tersebut memotong anggaran bahkan untuk penerbangan luar angkasa? Mantan direktur Ames Research Center di California, Pete Worden, sekarang direktur eksekutif proyek Breakthrough Starshot, mengatakan bahwa karena NASA sangat menekankan biologi sintetik dan kelangsungan hidup serta fungsi organisme di lingkungan yang tidak biasa seperti Mars, “apa itu hibernasi akan dibiayai, itu hampir tak terhindarkan."
Optimisme ini tidak dimiliki oleh semua orang. “Orang-orang kecewa,” kata Yuri Griko, ahli radiobiologi terlatih NASA dan peneliti terkemuka di divisi biologi ruang angkasa di Ames Center. - Ketika sebuah satelit terbang ke luar angkasa pada tahun 1957, generasi saya bersukacita dan bersukacita. Kami percaya bahwa kami akan terbang ke Mars pada abad ke-20. Tapi … ini abad ke-21, dan kami tidak pernah terbang ke Mars. Orang-orang seperti saya memiliki rasa kebencian pribadi karena kami berharap untuk melangkah lebih jauh dari sekarang."
Griko mengakui, penelitian tentang penurunan metabolisme saat ini berada dalam kondisi limbo. Dia datang untuk bekerja di NASA pada tahun 2005, dan sebelumnya dia bekerja selama lima tahun di perusahaan bioteknologi Clearant, Inc., di mana dia menggunakan radiasi pengion untuk memblokir aktivitas patogen dalam produk darah medis, dalam organ untuk transplantasi dan dalam produk biologis. Badan antariksa tersebut kemudian mengundang Griko untuk melakukan penelitian guna melindungi astronot dari radiasi luar angkasa. Ternyata memperlambat metabolisme adalah salah satu mekanisme paling efektif yang diberikan oleh alam kepada kita.
Saat hewan masuk ke hibernasi, tubuh mereka membawa radiasi tanpa membahayakan sel. Griko percaya bahwa penurunan metabolisme menyebabkan penurunan kerusakan akibat radiasi, karena proses biokimia melambat, dan stres oksidatif melemah. Hipoksia, atau tingkat oksigen yang rendah dalam darah dan jaringan, adalah salah satu penjelasan yang mungkin untuk efek perisai radiasi. Dengan hipoksia, pembentukan oksigen bebas dan radikal hidroksil berkurang. Karena radiasi pengion melepaskan radikal bebas, menyebabkan kerusakan pada sel, memperlambat metabolisme dan mengurangi konsumsi oksigen bekerja ke arah yang berlawanan. Proses ini mengganggu kematian sel normal dan memperpanjang umur sel sehat. Efek perlindungan ini jauh lebih terasa pada suhu yang lebih rendah.
Griko percaya bahwa hibernasi juga dapat melindungi hewan dari atrofi otot dan tulang, yang biasanya terjadi pada gravitasi nol. Menurutnya, orang yang biasanya makan, setelah menghabiskan 90 hari di tempat tidur, kehilangan lebih dari setengah kekuatan ototnya. Tetapi beruang yang tidak makan apapun dan tidur di sarangnya untuk waktu yang sama atau sedikit lebih lama hanya kehilangan 25% kekuatan ototnya, dan tidak menunjukkan tanda-tanda kehilangan tulang. Ilmuwan mencatat bahwa hewan berhibernasi seperti penyu dan marsupial belum pernah dikirim ke luar angkasa selama beberapa dekade.
NASA telah menolak permintaannya untuk mendanai eksperimen luar angkasa dengan hewan yang berhibernasi. Saat ini, karya ilmiah Griko terbatas pada analisis penelitian tentang hibernasi, dan ia juga melakukan penelitian laboratoriumnya sendiri, mempelajari stasis pada tikus, siput, dan lintah. Ilmuwan tersebut mengusulkan untuk menyelenggarakan konferensi internasional tentang mati suri pada tahun 2015, mengundang para ahli dunia terkemuka ke sana, dan membahas pertanyaan tentang bagaimana hibernasi dapat ditemukan di luar angkasa. NASA telah menolak untuk mendanainya, tetapi Griko masih berharap untuk mengumpulkan uang yang diperlukan.
“Ada hambatan yang signifikan untuk mempelajari mati suri, meskipun tanpa ini kita tidak dapat secara serius membicarakan penerbangan jarak jauh,” kata mantan astronot NASA dan komandan kru ISS Leroy Chiao, yang menghabiskan 193 hari di orbit dari Oktober 2004 hingga April 2005. di tahun ini. Penelitian hewan adalah topik yang sangat menantang karena NASA telah mengkritik pendukung hewan di masa lalu. "Bahkan penelitian tentang primata dipandang dengan permusuhan oleh manusia," kata Chiao.
Solusinya ada di dua planet
Manajer Program Konsep Tingkat Lanjut Inovatif (NIAC) NASA Jason Derleth melihat alasan untuk berharap. Di bawah kepemimpinannya, program ini telah memberikan dua hibah inovasi sejak 2013, mendukung rencana rinci satu perusahaan untuk membuat laboratorium perantara yang tinggal di Mars menggunakan teknik hibernasi buatan. Perusahaan utama untuk proyek ini, SpaceWorks Enterprises, adalah perancang dan kontraktor kedirgantaraan untuk NASA dan Departemen Pertahanan. Terletak di Dunwoody, Georgia, 30 kilometer dari Atlanta. Perusahaan berpartisipasi dalam pembuatan format CubeSat untuk satelit bumi buatan kecil. Tapi itu adalah kelambanan yang menarik perhatian khusus dari presiden dan chief engineer perusahaan ini, John Bradford (John Bradford).
“Saya telah bertanya pada diri sendiri selama 15 tahun tentang bagaimana merancang bahan, struktur dan sistem propulsi yang akan memungkinkan kita terbang ke Mars dan satelitnya,” kata Bradford. Dia adalah seorang Ph. D. dan insinyur dirgantara. Bradford telah memimpin beberapa proyek oleh NASA, Badan Proyek Penelitian Lanjutan Pertahanan, dan Laboratorium Penelitian Angkatan Udara untuk membangun pesawat luar angkasa militer. Dia juga seorang konsultan untuk film fiksi ilmiah Penumpang, yang keluar pada 2016. Di sana, pemukim antarplanet, diperankan oleh Jennifer Lawrence dan Chris Pratt, bangun dari tidur buatan sebelumnya. "Kami tidak lagi merekam misi Apollo," jelas Bradford. - Tidak ada bendera dan jejak kaki. Kita harus menjadi spesies dua planet."
Tim teknik medis Bradford menggunakan hibah Konsep Lanjutan Inovatif pertama pada tahun 2013 untuk merancang modul hidup kompak tanpa gravitasi dari struktur kaku, berdasarkan modul tempat tinggal ISS. Di rumah luar angkasa ini, sistem siklus tertutup untuk produksi oksigen dan air, akses langsung ke modul lepas landas dan pendaratan untuk mendarat di Mars, serta kompleks pendukung kehidupan untuk enam orang yang seharusnya terjun ke dalam keadaan mati suri selama seluruh waktu penerbangan (dari enam hingga sembilan bulan).
Teknik hibernasi buatan yang diusulkan didasarkan pada teknik yang digunakan oleh ahli bedah untuk menginduksi hipotermia pada pasien. Misalnya, nitrogen gas pendingin dapat disuplai ke astronot melalui tabung hidung, menurunkan suhu otak dan tubuh hingga 31 derajat. Ini cukup untuk mempertahankan hibernasi, tetapi pada saat yang sama jantung tidak terlalu dingin dan tidak ada risiko komplikasi lainnya. Dengan pendinginan, pembekuan darah menurun, catat Tisherman. Dia juga memperhatikan bahwa pasien yang menjalani hipotermia sedang (33 derajat) selama dua hari atau lebih lebih cenderung mengalami infeksi daripada orang yang tidak didinginkan.
Di rumah luar angkasa SpaceWorks Enterprises, manipulator mekanis modular diprogram untuk melakukan tugas-tugas, melatih anggota tubuh astronot, memeriksa sensor tubuh, mengosongkan wadah urin, dan memantau pengiriman nutrisi. Robot harus mengirimkan impuls listrik ke otot astronot agar tetap kencang, serta menyuntikkan obat penenang untuk menekan getaran alami. Astronot juga perlu mendapat nutrisi parenteral lengkap dengan zat-zat seperti elektrolit, D-glukosa, lipid, vitamin, dan sebagainya. Mereka disuplai ke tubuh dengan cairan melalui kateter yang dimasukkan ke dada atau paha. Pada modul eksperimen dibuat stok nutrisi parenteral total selama 180 hari. Tapi jika penerbangan ke Mars berlangsung lebih lama,dalam modul, Anda dapat membuat persediaan makanan untuk 500 hari lagi.
Secara keseluruhan, SpaceWork mampu mengurangi berat total Compact Habitat menjadi 19,9 ton, termasuk bahan habis pakai dan bahan habis pakai (bobot orbit Bumi rendah). Sebagai perbandingan, unit perumahan TransHab NASA, bersama dengan persediaan dan pasokan, memiliki berat 41,9 ton. Ini 52% lebih banyak dari SpaceWork. Dibandingkan dengan modul SpaceWork NASA, total bobot inventaris telah dikurangi hingga 70%.
Manajemen program NIAC tertarik. "SpaceWorks membuat proposal yang menarik," kata Derlet. “Orang-orang telah mempelajari hibernasi untuk tujuan medis. Tapi sejauh yang kami tahu, tidak ada yang melakukan studi konstruktif tentang penggunaan hipotermia atau kelambanan dalam penerbangan luar angkasa."
Pada 2013, manajemen NIAC memberi SpaceWorks bagian pertama dari hibah $ 100.000 untuk mengembangkan platform teladan bagi penerbangan penelitian tidur artifisial ke Mars dan satelitnya. Awaknya seharusnya terdiri dari empat hingga delapan orang. Namun, badan antariksa tersebut menentang proposal untuk membuat semua anggota awak dalam tidur buatan selama penerbangan berlangsung. Bagaimana jika akan ada komplikasi medis atau kerusakan pada pesawat luar angkasa? Berapa lama waktu yang dibutuhkan hingga astronot mulai mengalami kerusakan psikologis dan fisik? Bagaimana jika komplikasi di kapal mengharuskan mereka untuk bangun lebih awal? Dan bagaimana dengan bangun secara bertahap dan lambat serta menghangatkan kembali tubuh saat membangunkan astronot dari hibernasi?
Pertanyaan-pertanyaan ini mendorong tim SpaceWorks kembali bekerja. Mereka merancang sebuah kompartemen bagi awak untuk tetap dalam keadaan tidur buatan, sambil menetapkan bahwa beberapa astronot akan bergiliran bangun untuk mengemudikan kapal dan melakukan pekerjaan yang diperlukan (seperti dalam "Space Odyssey", di mana dua anggota awak dalam perjalanan ke Jupiter terjaga, sementara sedangkan sisanya dalam hibernasi buatan).
Tim Bradford melangkah lebih jauh. Dengan merancang tiga modul hidup yang saling berhubungan untuk 100 penumpang terlantar (untuk mengisi Mars), dia menciptakan pesawat ruang angkasa dengan kompartemen hidup yang sama sekali berbeda dari apa pun yang direncanakan NASA. Teluk yang dipindahkan SpaceWorks berisi dua unit rumah berputar yang kompak, masing-masing berisi 48 penumpang mati suri. Rotasi pada kecepatan berbeda menciptakan gaya gravitasi buatan yang mencegah keropos tulang.
Tapi tim Bradford punya proposal lain yang lebih berani. Dalam modul hidup terpisah, dia memutuskan untuk menempatkan empat astronot yang bertugas, yang harus melayani kapal dan awak selama penerbangan. Saat satu tidur, tiga bekerja, dengan demikian menjaga kekuatan mereka.
Penerbangan ke Mars dengan SpaceX
“Memutar kru yang sedang tidur dan membangunkan beberapa astronot untuk ditonton lebih bermanfaat daripada meminta semua astronot berhibernasi selama setengah tahun,” Bradford menekankan. Sebuah pesawat ruang angkasa dengan pemukim dalam keadaan mati suri akan lebih ringan, yang akan sangat meningkatkan kecepatannya, mengurangi waktu penerbangan, dan mungkin juga memberikan perlindungan yang lebih andal dari radiasi karena perlambatan metabolisme. Lebih lanjut, kata Bradford, astronot yang sedang tidur tidak akan mengalami mabuk perjalanan, yang merupakan masalah umum bagi warga ISS.
Hibernasi beruang
Tapi apa sensasi mati suri di luar angkasa? Tidak, ini bukan tentang mati kedinginan di unit kriogenik dan kemudian merevitalisasi, kata dokter kandungan-ginekolog dan konsultan SpaceWorks, Doug Talk, yang menggunakan hipotermia terapeutik untuk merawat anak-anak yang kekurangan oksigen. “Cryogenics tidak berhasil di sini,” jelasnya. - Tubuh manusia tidak dimaksudkan untuk dibekukan; itu terutama terdiri dari air, dan ketika air meningkat volumenya [ini terjadi saat membeku], itu mengarah pada kerusakan sel."
Sebaliknya, para astronot akan berhibernasi seperti koma. Ini adalah persilangan antara tidur tanpa mimpi dan keadaan setengah sadar. "Pasien yang koma memiliki siklus aktivitas otak dari tampak seperti terjaga hingga tidur nyenyak tanpa mimpi," jelas Tock. Meski pasien dalam keadaan koma tidak dapat bergerak, otak mereka tetap aktif dan bahkan merespons rangsangan eksternal, termasuk perintah verbal.
Beruang hibernasi mengalami hal serupa. Suhu tubuh mereka turun hanya beberapa derajat (seperti hipotermia sedang pada manusia), dan metabolisme mereka berkurang hingga 75%. Beruang di iklim utara dapat berhibernasi selama tujuh hingga delapan bulan tanpa makan atau minum apa pun; dan wanita hamil melahirkan anak dan memberi makan mereka bahkan dalam hibernasi.
“Orang yang mati suri akan berperilaku seperti beruang,” saran Tok. “Mereka akan memiliki siklus dari terjaga hingga tidur nyenyak. Dan seperti beruang, saat bangun mereka akan menunjukkan tanda-tanda kurang tidur."
Pada bulan Mei 2016, manajemen NIAC menyetujui fase kedua proyek SpaceWorks, kali ini memberikan $ 250.000 untuk melanjutkan penelitian teknik, serta penelitian operasional dan medis. “Proyek Tahap 1 telah membuktikan bahwa visi kami nyata,” kata Derlet. "Kami senang Dr. Bradford membuat kemajuan."
Tim SpaceWorks menyarankan beberapa perbaikan desain pada modul hidup, serta percobaan tidur buatan selama dua hingga tiga minggu dengan beberapa babi yang sehat. Babi, seperti halnya manusia, tidak berhibernasi di lingkungan alaminya, dan oleh karena itu reaksi fisiologis mereka terhadap tidur buatan akan lebih membantu orang memahami apa yang diharapkan dari kelambanan daripada percobaan pada tikus dan siput. Namun menurut Derleth, aturan NASA melarang pendanaan penelitian pada babi.
Oleh karena itu, SpaceWorks datang dengan proposal alternatif: untuk mempelajari secara komprehensif eksperimen yang telah dilakukan dan sedang berlangsung untuk menekan metabolisme, dalam rangka atas dasar ini untuk membuat program aksi dalam waktu dekat untuk mengembangkan teknologi yang diperlukan yang akan memungkinkan transisi ke percobaan manusia, termasuk penelitian yang lebih sistematis pada hewan. Musim panas ini, NIAC dijadwalkan untuk melakukan tinjauan sementara terhadap SpaceWorks dan memutuskan apakah akan mengalokasikan $ 250.000 lagi untuk pendanaan atau tidak.
“Kami terus percaya pada kebutuhan penelitian makhluk hidup untuk mengembangkan teknologi mati suri dan menerapkannya dalam jangka panjang,” tulis pendiri dan CEO SpaceWorks, John Olds. "Dan langkah ini mungkin membutuhkan partisipasi sponsor swasta."
Siapapun yang membayar pekerjaan ini akan kesulitan melakukan percobaan pada hewan karena menimbulkan pertanyaan etis.
“Saya pikir NASA tepat untuk bertindak perlahan dan bertahap,” kata Arthur Caplan, direktur etika medis di New York University Medical Center. Sementara banyak yang antusias dengan prospek tidur buatan selama penerbangan luar angkasa yang diperpanjang, NASA tidak membutuhkan kerumitan tambahan yang bisa didapat oleh para pendukung hewan, katanya.
“Secara fisiologi babi sangat mirip dengan manusia, jadi masuk akal untuk menggunakannya untuk eksperimen,” kata Kaplan. "Dan bagi para kritikus, kami dapat mengatakan ini: jumlah babi yang akan direkrut untuk penelitian semacam ini akan lebih sedikit dari rata-rata orang Amerika yang makan dalam seminggu untuk sarapan."
Faktor manusia
Dalam film dan buku fiksi ilmiah, kelambanan diidealkan dan diromantiskan, kata Kaplan. Mereka memberi kesan bahwa seseorang dapat dengan mudah masuk dan keluar dari keadaan koma ini. Tetapi kenyataannya mungkin berbeda.
Menurut Kaplan, percobaan pertama akan dilakukan dengan partisipasi orang-orang yang sangat tidak biasa - kemungkinan besar, ini adalah pilot uji. “Orang-orang ini mempertaruhkan hidup mereka setiap hari; mereka memahami bahaya fisiologis karena mereka menguji pesawat dan mengetahui bahwa banyak rekan mereka telah meninggal. Astronot memberi tahu saya bahwa mereka siap untuk berpartisipasi dalam eksperimen apa pun, hanya untuk terbang ke luar angkasa. Tugas kami adalah menahannya,”katanya.
Eksperimen manusia akan menjadi langkah yang belum pernah terjadi sebelumnya. Tidak ada yang pernah menggunakan hipotermia untuk memperlambat metabolisme pada orang yang tidak sakit atau terluka, apalagi pada astronot yang sangat sehat.
“Kami memiliki banyak orang sehat yang telah menyatakan keinginannya untuk berpartisipasi dalam eksperimen jangka panjang dengan tidur buatan,” kata Tok. - Ada permintaan yang terpendam untuk orang-orang yang siap memutuskan hubungan dari kehidupan selama enam bulan. Saya yakin otoritas kesehatan tidak akan menyetujui ini."
Sementara itu, Tok telah merekrut dua spesialis hipotermia terapeutik ke tim peneliti SpaceWorks: Alejandro Rabinstein, direktur medis Unit Perawatan Intensif Neurologi di Mayo Clinic, dan ahli saraf Kelly Drew, yang bekerja di Fairbanks di University of Alaska, yang mengkhususkan diri dalam hibernasi. hewan. Drew, bersama dengan ilmuwan lain di Institut Biologi Arktik Universitas Alaska, sedang mempelajari pola hibernasi hewan berdarah panas seperti landak, tupai tanah Beringian, dan beruang. Mereka berharap bisa memecahkan misteri hibernasi yang sehat dan sinyal otak yang memicunya, percaya itu akan membantu astronot beradaptasi tanpa efek samping.
Misalnya, pada tupai tanah Beringian (evrazhka) di musim dingin, suhu tubuh turun menjadi nol derajat. Tidak ada ilmuwan yang tahu persis apa yang memicu mekanisme hibernasi. Benar, ada asumsi bahwa otak khusus dan reseptor otot - reseptor adenosin A1 - menyebabkan penurunan suhu tubuh gopher dan menyebabkan dia tidur, dari mana ia terbangun delapan bulan kemudian dengan sedikit kehilangan massa tulang dan otot.
"Adenosine adalah neuromodulator yang berperan dalam merangsang tidur dan mengurangi rangsangan otak," kata Drew. "Itu ada di mana-mana di otak hewan." Dia menyuntikkan ke dalam hibernasi euras dengan obat yang merangsang reseptor adenosin A1 mereka. Drew juga bisa membangunkan gophers dengan menggunakan obat lain yang memblokir reseptor ini.
Tetapi kaskade pensinyalan dan kumpulan gen pada manusia jauh lebih rumit dan sangat sulit untuk diuraikan. Yang memperumit masalah adalah bahwa hewan yang berhibernasi tidur secara berbeda.
Satu-satunya primata yang berhibernasi adalah lemur kerdil Madagaskar, yang menghabiskan delapan bulan dalam setahun dalam keadaan mati suri, kebanyakan dalam cuaca panas. Dia hidup dari timbunan lemak di bagian ekor. Penurunan metabolisme pada hewan ini tidak membutuhkan penurunan suhu tubuh.
Sementara itu, Rabinstein, yang berencana melakukan analisis hipotermia ringan untuk memicu kelambanan, mengatakan metode yang digunakan dalam perawatan intensif di luar angkasa mungkin tidak dapat diandalkan.
“Fakta bahwa anak-anak 'tenggelam' dalam air es dan kemudian sadar adalah hal yang luar biasa, dan itu memberi kami harapan,” katanya. - Tetapi dapatkah kita menerapkan pengetahuan kita [tentang hipotermia dalam] untuk menciptakan hipotermia yang lebih ringan, sehingga orang dapat bertahan dalam keadaan ini lebih lama tanpa konsekuensi yang berbahaya, tanpa stres psikologis dan fisiologis? Itu masih harus dilihat, tapi kami pikir masih ada peluang."
Arielle Emmett
