Возможна ли гибернация у нас – людей? Может ли человек впасть в состояние зимней спячки? Этот текст по материалам моей презентации на TEDx Limassol ("Living on the edge", Лимасол, ноябрь 2022-го года)
Может ли человек впасть в состояние гибернации? Каково это - впасть в спячку? Может быть – это просто как сон без сновидений? Или это ощущение холода, подавленного состояния, беспомощности, или как будто вы умираете? Остается ли сознание или способность чувствовать боль, например, в состоянии гибернации? И останетесь ли вы той же самой личностью по пробуждении?
Гибернация - это очень странное состояние, которое трудно понять - не только как физиологическое состояние организма, но и как субьективное состояние сознания.
Прежде всего – одно из главных предназначений гибернации - это экономия энергии. Без энергии наше тело и мозг просто не могут функционировать. Всего несколько секунд без кислорода приведут к потере сознания, а несколько минут могут привести к смерти. Снижение метаболических потребностей позволяет выживать гораздо дольше при минимальном снабжении кислородом или питанием, и именно поэтому гибернация так широко распространена в животном мире. Благодаря усилиям ученых мы много знаем об энергетическом обмене в клетках нашего организма, о том, как мозг контролирует температуру тела или как гормоны регулируют наш метаболизм. Но мы еще не совсем понимаем, как животные решают, когда и как входить в это удивительное состояние – состояние гибернации.
Когда я был аспирантом в Цюрихском университете, в нашей лаборатории изучали джунгарских хомячков – очень интересный вид грызунов, регулярно практикующий так называемое суточное оцепенение (daily torpor). Достаточно было сократить продолжительность светового дня всего в течение несколько недель, чтобы их физиология перешла в зимний "режим". Хомяки меняли окраску с серого на белый, и почти каждый день по несколько часов проводили в оцепенении. Его можно было изучать, например, измеряя температуру их тела, которая падала практически до комнатной, а скорость сердцебиения снижалась в несколько раз. Интересно, что ученые обнаружили, что большинство животных входят в состояние оцепенения через сон. Складывается впечатление, что для этого сначала нужно заснуть, как будто сон «открывает ворота» в состояние зимней спячки.
Однако спячка или оцепенение не могут заменить сон. Например, было замечено, что сурки не остаются торпидными всю зиму, а регулярно, каждую неделю или две, разогреваются на день или около того, и, что любопытно, значительную часть этих "пробуждений" проводят во сне. Также хомяки засыпали каждый раз по выходе из оцепенения - как будто они устают от спячки, и им после этого необходим отдых или восстановление!
Теперь перейдем к главному вопросу - могут ли все таки Homo sapiens впадать в спячку?
Вопрос о том, могут ли люди гибернировать, является одним из немногих вопросов глобального масштаба, которые до сих пор «легитимно» остаются в ведении как науки, так и научной фантастики, наряду, например с возможностью телепортации или загрузки сознания в компьютер. Что несомненно – это то, что если спячка у нашего вида возможна, это найдет множество самых разнообразных применений - от дальних космических путешествий до медицины здесь, на Земле.
Должен сказать, что до сих пор остается неясным, как, в конечном итоге, это будет выглядеть. В фантастических фильмах люди в состоянии спячки обычно изображаются лежащими в эдаких замысловатых капсулах, полностью неподвижно и, судя по всему, без сознания или способности отвечать на раздражители. Такое состояние часто называют «suspended animation» или криосон. Крио - предполагает низкие температуры, часто ниже нуля, и хотя это звучит довольно экстремально, действительно есть животные, которые могут переживать температуру тела ниже точки замерзания воды. Все благодаря тому, что они обладают сложными физиологическими механизмами, которые предупреждают образование кристаллов льда в клетках тела. Однако это не обязательно то, что ученые собираются делать с нами – мы ведь для этого не приспособлены! Идея гибернации у Homo sapiens заключается прежде всего в том, чтобы просто снизить темпы обмена веществ, в идеале даже не охлаждая тело вообще!
Следующий вопрос – каково это – быть в спячке, и здесь имеется ввиду субъективное ощущение. Например неизвестно, будут ли сниться сны, будем ли мы испытывать какой-то дискомфорт или воспринимать вообще, что происходит вокруг. Глубокое снижение физиологических процессов во время спячки, естественно, повлияет на мозг и, следовательно, окажет значительное влияние на обработку сенсорной информации и поведение. Мы знаем, что во время сна мозг очень активен, хотя и не так, как во время бодрствования! Но поразительно, как мало мы знаем о том, что происходит в мозге во время спячки! Я подозреваю, что во время спячки человек будет испытывать некое измененное состояние сознания, когда время перестанет существовать или течет медленнее.
В некотором смысле эта характеристика гибернации является одним из ключевых моментов, зачем мы собственно хотим научиться вводить людей в это состояние. Представьте себе путешествие на удаленную планету, или просто продолжительный космический полет. Даже если отбросить очевидные соображения, что для поддержания жизни астронавтов в течение многих месяцев или лет на космическом корабле нужны дополнительные запасы кислорода, воды и пищи, психологический фактор будет иметь огромное значение для успеха миссии. Нахождение в замкнутом пространстве, и не имея возможности даже видеть планету Земля, и тем более осознание того, что это может быть путешествием в одну сторону, скорее всего будет даваться непросто. Спячка предоставит возможность отключения, ухода от суровой действительности, забвения. Как было бы удобно, если бы астронавты могли бодрствовать только тогда, когда это необходимо! В некотором роде форма путешествия во времени.
И действительно, многие животные используют спячку именно таким образом! Только представьте: сезонные «гибернаторы», например сурки, могут даже не знать о существовании зимы, пребывая в состоянии беспамятства от одного летнего сезона к другому, возможно, даже не осознавая, что они потеряли (или, скорее, приобрели?) несколько месяцев своей жизни.
Впрочем, нужно заметить, что нам еще предстоит много исследований, чтобы исключить возможность негативных последствий глубокой спячки для человеческого тела и мозга. Например, было обнаружено, что во время спячки у животных некоторые белковые молекулы в мозге подвергаются изменениям, подобно тем, что наблюдаются у пациентов с болезнью Альцгеймера. Кроме того, насколько нам известно, во время спячки происходит частичная утрата синаптических связей между нервными клетками. И то, и другое восстанавливается вскоре после выхода из спячки, что делает это явление совершенно удивительным примером того насколько пластичен наш мозг! Если мы поймем, как эти процессы регулируются у животных, регулярно впадающих в спячку, это откроет совершенно новые перспективы в лечении нейродегенеративных заболеваний у людей.
Единственное препятствие в том, что мы до сих пор не знаем, как вызвать спячку у человека! И трудно сказать, на правильном ли мы пути в разрешении этого вопроса! Вызвать патологическое, искуственное состояние гипометаболизма, например, путем охлаждения тела, не представляется особой проблемой. Это уже делается. Но не следует ли нам пытаться понять, как впадать в спячку «добровольно», как это делают другие животные?
Возьмем, к примеру, сон - еще одно удивительное состояние бытия. Мы все являемся экспертами в области сна - в конце концов, мы спим каждую ночь! Нам не нужно знать, что такое сон и как заснуть, мы просто запрограммированы на это, и засыпаем без труда. Почему же мы утратили способность впадать в спячку?
Известны случаи, когда люди выживали после переохлаждения на Эвересте, например, или в ледяной воде, а терапевтическая гипотермия регулярно используется при операциях на сердце. Есть виды приматов, которые запросто впадают в спячку, и, насколько мы знаем, в нас нет ничего особенного, что мешает нам впадать в спячку. Похоже, мы просто забыли, как это делать...
Здесь уместно снова вернуться к вопросу о том, что же это собственно за состояние – гибернация? Мне кажется, мы должны рассматривать спячку на континууме состояний нашего организма в плане взаимодействия с внешним миром. На одном конце спектра - активное бодрствование, когда вы являетесь агентом, полностью контролирующим свое окружение. Вы можете его изменять или активно искать более благоприятные условия, чтобы выжить. Эта стратегия надежна, но энергетически затратна. Другая крайность - спячка, когда организм близок к тепловому равновесию с окружающей средой и практически становится ее частью. Когда это происходит, впадающие в спячку животные фактически перестают существовать как независимые, автономные индивиды, и это цена за возможность экономии энергии.
Почему мы, люди, выбрали первую стратегию? Может быть мы забыли, как впадать в спячку, потому что научились добывать огонь и строить теплые дома? Или потому, что мы разучились интерпретировать сигналы из окружающей среды, которые были значимы для наших предков, и помогали им запускать программу впадения в спячку? Возвращаясь к хомякам, о которых я говорил ранее, разве не примечательно, что им достаточно воспринять, что дни становятся короче, чтобы совершенно изменить свою физиологию и начать впадать в состояние оцепенения каждый день!
Я совершенно уверен что гибернация у Home sapiens скоро станет реальностью. Существует множество примеров того, как авторы фантастических произведений задолго предсказывали (или, скорее, вдохновляли!) изобретение будущих технологий задолго до их разработки - от радио, телевидения или компьютеров до собственно космических путешествий. Нет сомнений, что рано или поздно наше научное понимание гибернации будет для этого достаточным, особенно если финансирующие организации и инвесторы нам в этом помогут...
На мой взгляд, гибернация у людей - это не то, чего мы должны пытаться достичь просто из любопытства или ради сиюминутной выгоды. Это нечто намного большее, и закономерный следующий шаг в нашей эволюции. Гибернация - путешествие в неизведанное и, возможно, новый и уникальный опыт. Готовы ли мы - люди - вернуть себе уникальную способность впадать в спячку, которую многие другие живые организмы просто воспринимают как должную часть их бытия?
Если нам это удастся, мы приобретем множество уникальных преимуществ. Например, сейчас ученые сходятся во мнении, что когда мы говорим о гибернации, речь идет не только об экономии энергии, но и о выживании в климатических катастрофах. Это нам скорее всего понадобится в будущем, в плане не только естественных но и техногенных кризисов. В состоянии сниженного обмена веществ нам требуется меньше кислорода, мы лучше переносим радиацию, можем пережить низкие температуры и нехватку пищи, и, скорее всего, будем более устойчивыми к токсичным веществам.
Что если гибернация станет для человечества единственной верной стратегией выживания? Я надеюсь, что однажды, в не слишком отдаленном будущем, гибернация у Homo sapiens станет возможной, и мы узнаем, каково это - впадать в спячку, на собственном опыте.