Людину в сплячці можна відправити в космічну подорож, і їй не потрібна їжа. Або ввести його в це
Щовесни, коли дні стають довшими,різні тварини, починаючи від гризлі та закінчуючи ховрахами, починають прокидатися від зимової сплячки. Зазвичай ми говоримо, що вони прокидаються, але сплячка набагато складніша, ніж звичайний сон. Будь-яка тварина, яка може місяцями перебувати під землею без їжі, води та вижити, робить щось складніше, ніж просто спить.
Серед тварин, які впадають у сплячку, єгризуни, деякі амфібії та навіть кілька приматів. Найбільші представники – ведмеді. За словами Олени Грачової, нейрофізіолога з Єльського університету в Нью-Хейвені, процес, що призводить до «відключення» такої великої істоти, не піддається простому поясненню.
Вивчати сплячку ведмедів важливо, оскільки за неюможна дізнатися про влаштування великих ссавців, зокрема людей. Якщо дослідники вивчать цей процес, то він потенційно може змінити наш підхід до широкого спектру захворювань людини, включаючи інсульт, остеопороз, хворобу Паркінсона та хворобу Альцгеймера.
Як впадають у сплячку різні тварини?
Ведмеді впадають у сплячку особливим способом, несхожим інших тварин. Арктичні ховрахи можуть тимчасово знизити температуру свого тіла до -3 ° C, не замерзаючи повністю. Ведмеді, навпаки, майже не втрачають тепла у своїх барлогах, але цей процес все одно називається сплячкою, тому що їхній метаболізм уповільнюється.
Цей процес Браян Барнс, зоолог з Університету Аляски Фербенкс, та його колеги ретельно відслідковували понад 10 років тому, вивчаючи чорних ведмедів, які впадають у сплячку у штучних барлогах.
Ці барлоги насправді були камерами, яківимірювали споживання кисню та вироблення вуглекислого газу – це важливі показники метаболізму. А датчики відстежували температуру тіла. Це було перше дослідження, яке підтвердило, що тварини можуть впадати у сплячку, не остигаючи.
Проте, за словами Барнса, ведмеді, які впадають у сплячку, не просто відпочивають. Вони дійсно вимикаються.
«Вони входять у барліг, повертаються два чи трирази, лягають і залишаються в такому стані протягом шести місяців», - говорить Барнс. Вони встають лише у тому, щоб поміняти бік кожні кілька днів. Барнс зазначає, що ведмедиці під час зимової сплячки виношують ведмежат, не харчуючись і не використовуючи власні запаси жиру і води.
Людина може впасти у сплячку?
Людям такий сон коштуватиме дорого.Людина могла б лікуватися і лежати на лікарняному ліжку або летіти на Марс, результат один — наші м'язи атрофуються, а кістки стають тоншими після місяців бездіяльності.
У ведмедів такої проблеми немає.Частково секрет їхніх міцних кісток вчені розкрили лише недавно. У 2021 році Барнс та його колеги опублікували дослідження, що показує, що ведмеді, що впадають у сплячку, здатні відключати гени, пов'язані з руйнуванням кісток.
Дослідники припускають, що колисьвдасться маніпулювати тим самим процесом і в людей, щоб запобігти остеопорозу. Барнс зазначає, що такий підхід може допомогти людям, прикутим до ліжка.
Повільний метаболізм ведмедів, що впадають усплячку, - це дивовижний процес. Ведмідь може уповільнювати своє дихання та частоту серцевих скорочень приблизно на 75% протягом кількох місяців, зберігаючи при цьому порівняно високу температуру тіла. Поки що ніхто не знає, як ведмеді уповільнюють метаболізм.
Дослідники підозрюють, що ведмеді не лежать спокійно, як ховрахи, а навпаки згортаються: так жир і хутро зберігає ведмедів у теплі.
Дослідження у цій сфері породили головне питання:чи може людина впасти у сплячку? Чи можна використовувати цей стан, щоб легко подорожувати в космосі і не використовувати багато ресурсів. Крім того, в сплячку можна завантажити людину, яка перебуває в реанімації, щоб урятувати їй життя.
Навіщо людині впадати у сплячку?
Серцеві напади та інсульти значно знижуютькількість кисню, що надходить у мозок. Ця проблема була б набагато менш руйнівною, якби лікарі могли швидко зменшити необхідну кількість кисню. Інакше кажучи, занурити людину в певну подобу сплячки.
Якщо людині з інсультом не допомогти вперша година після трагедії, то почнуться незворотні руйнування в організмі. Цей проміжок називають золотою годиною. Якби лікарі могли відтворити сплячку, то ця золота година могла б стати золотим тижнем або трьома тижнями.
Як за допомогою сплячки лікувати людей?
Вчені відзначають, що ведмеді, що впадають у сплячку,ховрахи та інші тварини дуже схожі на людей, які страждають на хворобу Альцгеймера або Паркінсона. У людини ці захворювання характеризуються накопиченням тау-білків, які утворюють клубки у мозку. Мозок сплячого ведмедя зазнає аналогічної трансформації, можливо, тому, що білки допомагають захистити нейрони під час тривалого відпочинку.
«Під час сплячки відбувається масове накопичення тау-білків у головному мозку та центральній нервовій системі», — заявила Олена Грачова, нейрофізіолог із Єльського університету.
Але між цими процесами є різниця:у пацієнтів із хворобою Альцгеймера та Паркінсона тау-білки продовжують накопичуватися у міру того, як хвороба посилюється, а тварина в сплячці вміє позбавлятися від них. В результаті їх мозок не має жодних ознак ушкодження, а пам'ять та рухові навички працюють як раніше.
Чи зможемо ми колись занурити людину в сплячку?
Можливо, колись вчені зможуть використатитой самий механізм лікування пацієнтів. Вивчення процесу сплячки поки що знаходиться на ранній стадії, але дослідники активно вивчають процес впадання в сплячку, щоб зрозуміти, як можна впоратися з прогресуючими захворюваннями мозку.
Дослідження 2021 року, опубліковане вScientific Reports показало, що одна індукована сплячка і вихід з неї зміцнює мозкові зв'язки та покращує пам'ять мишей, у яких був стан, дуже схожий на хворобу Альцгеймера. Автори припускають, що можна розробити медикаментозну терапію, яка б забезпечити аналогічний когнітивний імпульс для людей, без необхідності впадати в сплячку.
Зараз одна з команд вчених займається тим, щовивчає зміни у мозку, які викликають когнітивні порушення у людей із хворобою Паркінсона. Зокрема, вона працюватиме над секвенуванням генів, щоб краще зрозуміти генетичну різницю між клітинами мозку, які є вразливими для хвороби Паркінсона, та клітинами мозку, які залишаються недоторканими.
Команда використовує деякі з тих же підходів, які вони застосовували щодо тварин, що впадають у сплячку.
Читати далі:
За нею полювали століттями: що нам відомо про планету Вулкан поруч із Сонцем
Астрономи знайшли планету неподалік Землі: у неї дуже дивна орбіта
Вчені «воскресили» стародавній фермент, щоб прогодувати 9 млрд людей до 2050 року