Hibernación, Crioson, Anabiosis: cómo y por qué sumergir a los astronautas en una hibernación

Hibernación, Crioson, Anabiosis: cómo y por qué sumergir a los astronautas en una hibernación

Gibernation, Cryroson, Anabiosis: qué condición es adecuada para los vuelos espaciales Gibernation, cryonon y anabiosis a menudo se consideran sinónimos: en los tres casos, los procesos fisiológicos se ralentizan o se detienen por completo.

La diferencia es cómo el cuerpo se sumerge en un estado y cómo sale de él.

Cryroson: enfriamiento del cuerpo a temperaturas extremadamente bajas (alrededor de menos 196 ℃) utilizando nitrógeno líquido.

Para que la sangre no se cristalice y no destruya los vasos, se reemplaza por soluciones que no se congelan.

Ahora de esta manera se almacenan las células madre y la sangre de donantes.

Las personas y los animales se congelan solo después de la muerte del cerebro en laboratorios privados; por ejemplo, en Rusia, Cryorus se dedica a esto.

Los organismos vivos no se someten a la crioconservación, ya que después no se restauran los procesos fisiológicos.

Las personas y los animales se encuentran en estado de crioconservación en contenedores – Dewar (foto: kriorus.

ru) Algunos organismos caen en anbiosis, una condición en la que los procesos de actividad vital se detienen por completo.

Por ejemplo, las bacterias y los hongos hacen esto para sobrevivir a temperaturas extremadamente bajas, baja humedad y otras condiciones adversas.

Los mamíferos no caen en la animación: sus procesos de vida se ralentizan, pero no se detienen.

La gibernación, o hipobiosis, es un estado de ralentización de los procesos fisiológicos, cuando la temperatura corporal, la frecuencia respiratoria y cardíaca, y la actividad metabólica disminuyen.

Esto sucede con los animales que entran en hibernación estacional, por ejemplo, osos, murciélagos, murciélagos.

Después del despertar, se restaura la función de su cuerpo.

Para los vuelos en el espacio, los científicos están tratando de sumergir a una persona en la hibernación.

Para los animales, la hibernación es un mecanismo de protección que les ayuda a sobrevivir durante los períodos de falta de alimentos (foto: depositphotos.

com) ¿Por qué los astronautas deben dormir en vuelo? Ahorro de recursos y espacio En la gibernación, los astronautas no necesitan alimentos en la forma habitual: las sustancias necesarias para el cuerpo se entregarán a través de un sistema de soporte vital.

Debido a la reducción de las reservas de alimentos y agua a bordo, el peso del transbordador disminuirá y se necesitará menos combustible para el vuelo.

Las naves espaciales se volverán más compactas, ya que los astronautas se acostarán en cápsulas para dormir sin moverse por la cabina.

La agencia de la NASA calculó que para una tripulación de 4 a 6 personas, el volumen de un módulo residencial se reducirá seis veces y la masa total de equipos, alimentos y artículos personales entre 52 y 681 TP2T.

Protección contra la radiación En el espacio, una persona recibe 200 veces más radiación por día que en la Tierra.

Este nivel se registró en la superficie de la luna.

Debido a la falta de atmósfera, el satélite de la Tierra no está protegido de la radiación, por lo que los indicadores corresponden a la radiación en el espacio exterior.

Esto equivale a como si el astronauta se pasara diariamente 5-6 veces la radiografía de tórax.

El aumento de la radiación radiactiva reduce la esperanza de vida y puede causar cáncer.

En un estado de gibernación, el cuerpo está mejor protegido de la radiación que durante la vigilia.

Esto fue descubierto por científicos de la Universidad de Bolonia: introdujeron artificialmente ratas en hibernación y las sometieron a radiación de rayos X.

El análisis de los órganos mostró que para los animales en estado de gibernación, la radiación era menos peligrosa en comparación con las ratas que fueron irradiadas en estado de actividad.

Además del aspecto fisiológico, también está el técnico.

Según Jason Derlet, ingeniero y jefe del concepto avanzado de la NASA, cuando todos los astronautas están en una parte de la nave y no se mueven, es más fácil y económico protegerse contra la radiación que todo el transbordador.

Preservación de la salud mental de la tripulación El vuelo al espacio es una prueba difícil para la psique humana.

En primer lugar, los miembros de la tripulación llevan mucho tiempo juntos en un espacio limitado, lejos de la familia y los amigos.

Los principales factores psicológicos por los que se selecciona a los astronautas son la alta tolerancia hacia los demás, la no conflictividad y la capacidad de trabajar en equipo.

Pero durante el vuelo, la relación entre los miembros de la tripulación aún puede deteriorarse, lo que afecta el éxito del programa.

En segundo lugar, los astronautas alteran los ritmos circenses que regulan los períodos de descanso y actividad.

Pero cuando los astronautas dan vueltas en órbita, se producen "puestas de sol" o "amaneceres" del sol cada 45 minutos, por lo que el ciclo diario no se divide en día y noche, como en la Tierra.

Debido a esto, el cuerpo no entiende cuándo necesitas dormir, y cuando está despierto, puede surgir una sensación de fatiga e irritabilidad constante.

Si los astronautas se encuentran en un estado de parloteo, se evitarán las consecuencias negativas para su psiquis asociadas con el aislamiento prolongado y la alteración del sueño.

Evgeny Fesenko, Candidato de Ciencias Biológicas, Subdirector de Trabajo Científico, Jefe del Laboratorio de Criobiología del Instituto de Biofísica del Fitz PNCBI CENTS RAS: “Además de ahorrar oxígeno, agua, alimentos a las ventajas potenciales de la gibernación, usted puede incluir protección contra la radiación cósmica, así como el mantenimiento de la salud mental durante el vuelo.

” Cómo los científicos están tratando de causar gibernación artificial Proyecto “Tecnología de hipobiosis artificial” “Tecnologías de hipobiosis artificial”: un proyecto conjunto de la Fundación para la Investigación Prometedora y el Instituto de Biofísica de la Célula de la Academia Rusa de Ciencias.

El propósito de la investigación era crear una droga que sumergiría a una persona en hibernación artificial.

El proyecto finalizó en 2018: los científicos desarrollaron una composición farmacéutica compleja, que también incluye el gas inerte de xenón.

El fármaco se probó en conejos y ratas, en los que, después de una inyección de 7 ℃, la temperatura bajó y el metabolismo se ralentizó con 70%.

Después de 10-15 horas, los animales volvieron a su estado normal.

Según el jefe del laboratorio de los mecanismos de los estados hipometabólicos naturales del IBC RAS, el candidato de las ciencias biológicas de Nadezhda Zakharova, con la ayuda de inyecciones, fue posible mantener a las ratas en Gibernation durante siete días.

Después de que el fármaco pase las pruebas preclínicas de toxicidad, comenzará el desarrollo de tecnología para personas.

Pero uno de los obstáculos para el uso generalizado puede ser el alto precio del xenón: el volumen de gas necesario para mantener la anestesia humana dentro de dos horas cuesta alrededor de $ 300.

Experimento con sulfuro de hidrógeno En 2005, científicos del Centro de Investigación Oncológica de Seattle descubrieron que el sulfuro de hidrógeno provoca un estado de hibernación en ratones, en condiciones naturales no hibernadas.

Cuando los animales absorbieron gas, su metabolismo se ralentizó gradualmente por 90%.

Además, después de eso, podrían pasar unas siete horas respirando aire con un contenido de oxígeno de 3-5%; por lo general, en tales condiciones, los ratones mueren después de 20 minutos.

La concentración normal de oxígeno en la atmósfera es 20%.

Intentaron repetir el experimento con las ovejas, pero resultó que era imposible sumergir animales grandes con sulfuro de hidrógeno.

Las dosis pequeñas en ellos no actúan, y las grandes son demasiado tóxicas y conducen a la muerte.

Activación de ciertas neuronas En 2020, dos grupos de científicos -de la Escuela de Medicina de Harvard y la Universidad de Tsukub- descubrieron de forma independiente neuronas en los ratones que regulan el estado de gibernación.

Los investigadores actuaron sobre una determinada parte del cerebro animal utilizando productos químicos.

Después de la estimulación de las neuronas, la temperatura corporal de los ratones disminuyó y el metabolismo se ralentizó.

Como explicaron los científicos, incluso los mamíferos que no entran en hibernación estacional tienen un mecanismo protector de gibernación.

Se activa con la falta de calorías, la característica principal de las condiciones adversas.

Se demostró que la estimulación de ciertas neuronas sumerge a los ratones en un parloteo incluso con una cantidad suficiente de comida.

Todavía no se han realizado experimentos similares en público, pero los científicos creen que este descubrimiento se convertirá en la base para futuras investigaciones.

Disminución de la temperatura En la hibernación, la temperatura corporal del animal disminuye, por lo que es posible que también se produzca gibernación en humanos.

La hipotermia artificial a corto plazo (reducción de la temperatura) ya se usa en medicina, por ejemplo, durante la reanimación cuando se produce un paro cardíaco.

Se administra una solución refrescante a través de un catéter en una vena, que circula en el cuerpo y ralentiza el metabolismo.

Esto le permite posponer la aparición de daños irreversibles en el cerebro causados por la falta de oxígeno.

Los médicos tienen más tiempo para la reanimación.

El principal problema de la hipotermia es detener una violación de las funciones de varios órganos causada por una hipotermia excesiva.

Aspectos técnicos Científicos de la Universidad de Múnich, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la empresa de Ingeniería Aeroespacial Spaceworks, de forma independiente entre sí, presentaron proyectos de cómo sería el vuelo al espacio si sumergen a los astronautas en la giberna.

Los conceptos describen el dispositivo de cápsulas para dormir, sistemas de soporte vital y otros aspectos técnicos.

Cápsula de ensueño.

Los científicos de la Universidad Ludwig-Maximilian de Munich proponen desarrollar contenedores especiales en los que se ubicarán los astronautas durante el gibernación.

En cápsulas con una membrana suave, se mantendrán las condiciones óptimas para la hibernación: iluminación amortiguada, temperatura inferior a 10 ℃, alta humedad.

Para controlar el estado de salud de cada astronauta se necesitarán sensores.

Una agencia espacial europea desarrolló un proyecto similar con cápsulas individuales.

Concepto de cápsulas para la hibernación de la Agencia Espacial Europea (Foto: ESA) Spaceworks ofrece un enfoque diferente: en lugar de cápsulas individuales, coloque a los miembros de la tripulación en una cámara cilíndrica común.

Tendrá que girar, creando gravedad artificial para mantener el tono del sistema musculoesquelético y los vasos sanguíneos.

Sistema de soporte vital.

SpaceWorks ofrece desarrollar un sistema de cuentagotas que suministrará nutrientes por vía intravenosa a los astronautas.

La Agencia Espacial Europea, por el contrario, cree que en Gibernation las personas podrán sobrevivir, como los animales que fluyen hacia la hibernación natural, recibiendo carbohidratos y proteínas del tejido adiposo acumulado.

Despertar periódico.

De acuerdo con los tres conceptos, cada astronauta no pasará más de un período de tiempo específico a la vez en el gibernauta.

El despertar será necesario principalmente para controlar la salud y, si es necesario, curar.

Durante la vigilia, los miembros de la tripulación también podrán diversificar la comida, si hay una conexión, chatear con sus seres queridos.

De servicio.

Quizás los astronautas se despierten a su vez, de modo que 1-2 personas siempre estarán despiertas.

Observarían el estado del resto, comprobarían la exactitud de la ruta y el estado del buque, se informarían y conectarían con tierra.

But it is allowed that inteligencia artificial can play this role.

Evgeny Fesenko: “En mi opinión, al enviar tripulaciones pequeñas de hasta diez personas en una expedición dentro del sistema solar, Gibernation no se reclamará.

Cuando necesite aumentar el número de personas transportadas hasta 100, 1000 o más personas, la hibernación puede convertirse en una buena salida si los ingenieros ya han alcanzado los límites de la carga útil de la nave espacial (la carga útil es la masa de la equipo para el que se lanza el transbordador).

La tecnología de crioenvejecimiento de un organismo completo con su posterior restauración habría llevado las perspectivas de los viajes espaciales a un nivel fundamentalmente diferente, pero aún está lejos de su desarrollo.

Críticas a la idea de la hibernación humana Algunos científicos creen que sumergir a una persona en un estado similar a la hibernación será solo por un corto tiempo, por ejemplo, para una cirugía.

El neurobiólogo Craig Heller de la Universidad de Stanford afirma que un galimatías prolongado de astronautas es imposible.

Durante el vuelo, los astronautas participan activamente en deportes, pero sus músculos aún pierden peso; según el científico, varios meses en un sueño sin movimiento simplemente destruirán el cuerpo.

Heller también cree que, a diferencia de los animales, una persona no puede adaptarse a una disminución de la temperatura y una ralentización del metabolismo.

La mayoría de las enzimas y compuestos bioquímicos funcionan en un ambiente cálido y sin ellos el cuerpo no podría funcionar.

Evgeny Fesenko: “Entre los tipos conocidos de gibernación, teóricamente una persona encajaría en el análogo de un hibernación para un oso con una disminución de la temperatura de no más de 5 a 7 ℃ y una desaceleración del metabolismo de cuatro veces.

Pero el logro de indicadores cercanos en humanos con la ayuda de, por ejemplo, fármacos farmacológicos no es la única tarea que se requiere resolver como parte del desarrollo de la tecnología de gibernación artificial.

El oso tiene mecanismos que evitan la atrofia muscular durante la hibernación.

Está lejos del hecho de que estos mecanismos puedan reproducirse.

Además, el momento de la hibernación de los osos es de 3 a 6 meses, mientras que la duración del viaje, por ejemplo, se estima en 7 a 10 meses a Marte.

Probablemente, dicho período requerirá un cambio en los períodos de hibernación y vigilia, lo que también complica la situación.

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