Ingen film om interstellär resa är komplett utan djup sömn. "Prometheus", "Passagerare", överallt vi ser hur huvudpersonerna vaknar i vilolägen, startar sin bräckliga fysiologi från ett långt tillstånd av orörligt fossil - ofta med utbrott av magvätskor, det vill säga helt enkelt kräkningar. Denna brutala process verkar vara meningsfull. När allt kommer omkring kommer människor inte naturligt i vila. Men en liten grupp forskare försöker övervinna naturen och sätta en person i konstgjord vila. Om de lyckas kan de försena åldrande, bota livshotande sjukdomar och ta oss till Mars och därefter.
Förra veckan samlades en grupp experter i New Orleans för att studera möjligheten att fördjupa människor i "syntetisk" viloläge eller konstgjord viloläge. Forskare lär sig från naturen och försöker förstå de faktorer som leder till viloläge och återuppvaknande hos djur.
Viloläget i viloläge
Vad kan vara bättre för att övervinna långa livsträckor i förhållanden med förestående förkylning och matbrist än att kasta i djup medvetslöshet? De flesta av djurvärlden går i viloläge: björnar, ekorrar, igelkottar. Även våra primatkusiner, det fett-tailed lemuret, sjunker deras ämnesomsättning när matförsörjningen minskar.
Vad sägs om oss? Även om vi tyvärr inte övervakar, antyder vissa "mirakel" att metabolisk djupfrysning kan hjälpa till att bevara våra skadade kroppar för framtiden.
1999 föll radiolog Anna Bagenholm genom isen medan hon skidor i Norge. När hon räddades hade hon varit under isen i över 80 minuter. I alla fall var hon kliniskt död - ingen andetag, ingen puls. Hennes kroppstemperatur sjönk till en aldrig tidigare skådad 13,7 grader Celsius.
Men när läkarna gradvis upphettade hennes blod, läkades hennes kropp långsamt. Nästa dag startades hjärtat igen. Tolv dagar senare öppnade hon ögonen. Hon återhämtade sig slutligen helt.
Kampanjvideo:
Bagenholms fall är bara en aning om att människor har förmågan att återhämta sig från allvarligt deprimerade metaboliska tillstånd. I flera år har läkare använt terapeutisk hypotermi och sänker kroppstemperaturen med flera grader under flera dagar för att hjälpa patienter att hantera hjärnskador eller försenad epilepsi.
Snabb kylning hjälper till att bevara vävnader som har avskurits från blodtillförseln, så de behöver mindre syre för att fungera. I Kina höll experiment människor frysta i upp till två veckor.
Löfte om terapeutisk hypotermi är så stort att NASA 2014 samarbetade med Atlanta-baserade SpaceWorks och gav förfinansiering för en rymdresa-viloläge för ett uppdrag till Mars.
Även om rymdresor bara varar några månader kan det att drastiskt minska mängden mat som behövs och storleken på livsmiljön dras astronauter i inaktivt tillstånd. Att somna kan också förhindra allvarliga biverkningar från låg vikt, såsom förändringar i cerebrospinalvätskeflödet, vilket kan påverka synen negativt. Direkt muskelstimulering, med tillstånd av viloläge, kan förhindra muskelförlust under förhållanden utan tyngdkraft, och ett djupt tillstånd av medvetslöshet kan potentiellt minimera psykologiska problem som tristess och ensamhet.
Projektet har gått in i andra finansieringsstadiet, men det finns många frågor kvar för det. En av dem är förknippad med det faktum att långvarig hypotermi har en fruktansvärd effekt på hälsan: blodproppar, blödning, infektion, leversvikt kan uppstå. På ett rymdskepp utan sofistikerad medicinsk utrustning kan dessa komplikationer vara dödliga.
Ett annat problem är att vi inte helt förstår vad som händer med ett djur när det går i viloläge. Det här är vad New Orleans-konferensen försökte lösa.
Biologisk inspiration
Dr Hannah Carey från University of Wisconsin anser att möjligheten till viloläge för människor inte bör söka i medicin, utan i naturen.
Carey studerar vilolägena från ekorren, en liten allätande gnagare som strövar om de nordamerikanska prärierna Från slutet av september till maj viljar ekornen i vila i underjordiska hålor och överlever svåra vintrar.
En av de nyfikna observationerna från Carey är att låga ämnesomsättningar inte håller hela vintern. Regelmässigt sover djur ut ur deras torp i en halv dag och höjer deras kroppstemperatur till en normal nivå. Djur äter dock inte eller dricker fortfarande under dessa perioder.
Neurovetenskapsmän har länge försökt att sammanställa en omfattande lista över fördelarna med sömn. Till exempel visar forskning att sömn hjälper hjärnan att rensa giftiga avfallsprodukter i lymfsystemet och tillåter hjärnsynapser att "starta om". Om viloläge i sig leder till ett tillstånd av sömnbrist, kan periodisk sömn hjälpa till med detta?
Vi vet inte ännu. Men Carey tror att resultaten från djurstudier visar att när man letar efter mänsklig viloläge, kommer att studera biologin hos naturliga viloläge ge fler resultat än att tillämpa medicinska metoder baserade på hypotermi, det vill säga hypotermi.
Konstgjord sömn
Medan Carey och Vyazovsky undersöker hur viloläge hjälper djur att hålla sig friska, tog Dr. Matteo Serri från universitetet i Bologna i Italien en något annorlunda väg: hur kan man konstvis inducera domningar hos djur som inte vilar?
Svaret kan ligga i en liten grupp neuroner i raphe pallidus hjärnregion. Eftersom ämnesomsättningen avtar dramatiskt under viloläge, kommer hormon- och hjärnmekanismer sannolikt att utlösa denna process.
Redan 2013 var hans team av forskare en av de första att sätta råttor i viloläge. Vanligtvis sover dessa djur inte på vintern. De injicerades med en kemikalie i raphe pallidus för att hämma neuronal aktivitet. Dessa neuroner är vanligtvis involverade i "termoregulatoriskt skydd mot kyla", säger Serry, det vill säga de utlöser biologiska svar som motverkar minskningen av kroppstemperaturen.
Råttorna placerades sedan i ett mörkt, kallt rum och matades en diet med mycket fett, vilket är känt för att minska ämnesomsättningen.
Att stänga av försvarets neuroner i sex timmar ledde till ett kraftigt temperaturfall i råttorna. Deras hjärtfrekvens och blodtryck minskade och sjönk också. Så småningom började mönstret av hjärnvågor att likna djurens mönster i ett naturligt viloläge.
Det mest intressanta var att när forskarna avslutade "behandlingen" återhämtades råttorna - redan nästa dag visade de inga tecken på onormalt beteende.
Tidigare försök att inducera torpor hos djur som inte övervakar har misslyckats, men denna studie visade att hämning av neuroner i raphe pallidus är avgörande för att inducera ett torporliknande tillstånd.
Om dessa resultat bekräftas av exemplet med större däggdjur, är det vettigt att gå vidare i viloläge hos människor. Serri och andra arbetar för att ytterligare analysera hjärnans kontroll över domningar och hur man hackar den för att sätta hjärnan i viloläge.
Vad kommer härnäst?
Fördjupningen av en person i ett läge av viloläge, viloläge, avstängd animering - kall det vad du vill - är fortfarande långt ifrån verkligheten. Men forskningsresultat avslöjar gradvis molekylära och neuronala faktorer som i teorin kan ge oss ett tillstånd av djupfrysning.
Ilya Khel
