La animación suspendida para viajes espaciales podría provenir de ultrasonido

La animación suspendida para viajes espaciales podría provenir de ultrasonido

La «animación suspendida» permitió más películas de ciencia ficción e historias novedosas que la gravedad artificial, las pistolas láser y los planetas con atmósferas similares a la Tierra combinadas. Primero se inspiró en el letargo, que es el nombre correcto para el estado de bajo calor y energía en el que entran los animales en hibernación, y los experimentos comenzaron en la década de 1960 para probar formas de lograrlo en humanos con la esperanza de que la vida imitara tanto la naturaleza como el arte para permitir astronautas a viajar durante largos períodos de tiempo con poca comida u oxígeno y cuidados mínimos. Si bien esos experimentos condujeron a algunas técnicas que ahora se utilizan en procedimientos quirúrgicos y métodos mejorados para resucitar a personas atrapadas en temperaturas frías durante períodos prolongados, la verdadera animación suspendida, donde la persona parece estar muerta o cerca de la muerte durante largos períodos antes de ser revivida. un estado saludable – seguía siendo difícil de alcanzar. Eso puede cambiar después de que los científicos de la Universidad de Washington en St. Louis probaron una nueva técnica para inducir el letargo, el ultrasonido, y pudieron hacerlo en mamíferos que no hibernan. ¿Es esta la clave para enviar humanos a salvo a Marte y más allá?

«Si se demuestra con éxito en humanos, esta tecnología tiene un potencial significativo para aplicaciones médicas, particularmente en condiciones que amenazan la vida, como accidentes cerebrovasculares y ataques cardíacos. Inducir un estado similar al entumecimiento en estos pacientes podría extender la ventana de tratamiento y aumentar sus posibilidades de supervivencia». ”

Hong Chen, profesor asociado de ingeniería biomédica en la Universidad de Washington y autor principal de un nuevo estudio publicado en Revista Nature Metabolism, sabe que las salas de emergencia necesitan algo que pueda producir un estado de entumecimiento casi al instante, por lo que el enfoque público de esta investigación está en las aplicaciones médicas. Sin embargo, el estudio presione soltar señala que una forma segura y no invasiva de inducirlo en humanos también beneficiaría a los viajes espaciales. El equipo de Chen incluía a Yaoheng (Mack) Yang, un investigador asociado postdoctoral, y comenzó buscando nuevas formas de poner a los mamíferos en un estado de letargo, ya sea que estuvieran hibernando naturalmente o no. Sus sujetos de prueba fueron ratones, que entran en letargo de forma natural, y ratas, que no lo hacen.

Lirón en hibernación.

Durante mucho tiempo se creyó que la hibernación estaba regulada por sustancias internas a la sangre, por lo que los científicos han estado buscando sustancias equivalentes a las humanas para suprimir su metabolismo de la misma manera. Más recientemente, la hibernación se ha relacionado con el sistema nervioso central (SNC), por lo que la investigación se ha centrado en fármacos que podrían inyectarse directamente en el área cerebral adecuada para inducir un estado de hipotermia profunda. Estudios recientes han identificado estas áreas de control de hibernación en el cerebro de roedores. Otra área de estudio reciente para inducir letargo es la ingeniería genética. Todas estas técnicas requieren cirugía o manipulación genética, lo que limita su aplicabilidad en humanos. Sin embargo, existe un método que los médicos han usado para penetrar el cráneo de manera no invasiva pero precisa sin usar radiación. Ese método es el ultrasonido.

«Estas capacidades, junto con su seguridad, portabilidad y bajo costo, han hecho que el ultrasonido sea una tecnología prometedora para la neuromodulación en animales pequeños, primates no humanos y humanos, aunque su mecanismo sigue siendo difícil de alcanzar».

El equipo decidió usar ultrasonido para obtener letargo en roedores y entender por qué funciona. Crearon un transductor de ultrasonido portátil para ratones para estimular las neuronas apropiadas en el área preóptica del hipotálamo: cuando se estimulan, provocan una caída de la temperatura corporal. Con ultrasonido, los ratones mostraron una caída en la temperatura corporal de unos 3 grados centígrados durante aproximadamente una hora. Como beneficio adicional, sus metabolismos cambiaron de usar carbohidratos y grasas para obtener energía a usar solo grasa, lo que hacen los ratones, osos y otros mamíferos en hibernación. Al mismo tiempo, sus frecuencias cardíacas disminuyeron en aproximadamente un 47 %. La mejor parte fue que todo esto ocurrió a temperatura ambiente, no en las habitaciones heladas necesarias para otras formas de enfriar la temperatura de un mamífero o un ser humano. El aumento de la presión del ultrasonido sobre las neuronas redujo la temperatura corporal y ralentizó aún más el metabolismo, en estados conocidos como hipotermia e hipometabolismo inducidos por ultrasonido (UIH). Chen señala en el comunicado de prensa que esta UIH controlada por retroalimentación mantuvo la temperatura corporal del ratón a 32,95 C durante aproximadamente 24 horas, pero volvió a la temperatura normal solo 90 minutos después de que se apagó el ultrasonido.

Luego se repitió el experimento de ultrasonido en 12 ratas que no hibernan naturalmente. El dispositivo redujo la temperatura corporal de las ratas a 3,57 F (2 C), menos que en los ratones, pero lo suficientemente baja como para animar a los investigadores a creer que esta técnica funcionará en mamíferos sin letargo, incluidos los humanos. Para hacer esto, los investigadores necesitaban averiguar qué sucedía exactamente en los cerebros de los roedores cuando eran penetrados por el ultrasonido, específicamente qué molécula permitía que las neuronas dispararan con el ultrasonido.

“A través de la secuenciación genética, encontraron que el ultrasonido activa el canal iónico TRPM2 en las neuronas en el área preóptica del hipotálamo. En una variedad de experimentos, demostraron que TRPM2 es un canal iónico sensible al ultrasonido y contribuyó a la inducción de UIH.

¿Es esta la llave que abre la puerta a la animación suspendida para vuelos espaciales tripulados a largo plazo? El estudio encuentra que la hipotermia y el hipometabolismo inducidos por ultrasonido (UIH) ciertamente tienen el potencial de colocar a los humanos de manera segura en el estado de letargo que los investigadores de viajes espaciales han buscado de una forma u otra desde los años 60. UIH eliminaría la necesidad de transportar drogas y el peligro de inyectarlas rutinariamente a través de los cráneos y directamente en los cerebros de los astronautas en letargo. El viajero espacial simplemente tendría que usar el sombrero especial de ultrasonido durante el tiempo que esté en el estado de animación suspendida; el sombrero podría ser controlado por inteligencia artificial o equipos de apoyo de la Tierra. Como siempre, se necesita mucha más investigación, pero el estudio concluye que «UIH puede desbloquear aplicaciones que van desde nuevos tratamientos médicos hasta vuelos espaciales tripulados de larga duración».

Es posible que los viajeros espaciales no necesiten estas cápsulas, solo una cama de ultrasonido y un sombrero.

El mayor desafío, como se explica en ciencia viva por Vladyslav Vyazovskiy, profesor de fisiología del sueño en la Universidad de Oxford que no participó en el estudio, sigue siendo muy importante:

«Por lo tanto, antes de intentar inducir la hibernación en humanos, primero debemos asegurarnos de saber cómo devolverlos intactos. Hasta que tengamos una comprensión completa de las causas y consecuencias de la hibernación natural, la posibilidad de letargo en los seres humanos será , y debería, permanecer en el dominio de la ciencia ficción».

Estar perdido en el espacio sigue siendo mucho mejor que estar muerto en el espacio.

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