Относящееся к науке но не подходящее ни к одному разделу
Ответить
Профессор
Участник
Баланс:5951
 
Сообщения: 345
Регистрация: 26.10.2019

В России ищут способ гибернации человека во время межпланетных путешествий

Профессор » 14.12.2022 15:57

+
5
-
Ведущие научные институты России изучают возможность гибернации человека — долгий сон упростит межпланетные путешествия, а также пригодится для решения некоторых проблем на Земле.

Изображение

Гибернацию, или искусственный гипобиоз предлагал еще Сергей Королев в рамках подготовки полета к Марсу.

Во-первых, искусственный сон решит психологическую проблему: путь на Красную планету и обратно займет примерно полтора года, и все это время космонавтам предстоит находиться в тесном пространстве. Лучше им заснуть и очнуться уже перед посадкой.

Во-вторых, резко сократятся размеры корабля. По расчетам Европейского космического агентства (ЕКА), обитаемый модуль уменьшится почти в два раза.

"По предварительным прикидкам, периодическое "выключение" экипажа позволит снизить массу корабля на 50–70 процентов", — отмечает замдиректора по научной работе Института медико-биологических проблем РАН профессор Юрий Бубеев.

Понадобится меньше продуктов и других запасов. Значит, можно больше внимания уделить безопасности экипажа. Одна из главных угроз при межпланетных путешествиях — галактическое космическое излучение (ГКИ). Спальные модули стоит окружить дополнительной защитой — скажем, контейнерами с водой.

Опыты ФМБЦ имени Бурназяна, ИМБП РАН и Объединенного института ядерных исследований с лабораторными крысами продемонстрировали, что животные в состоянии гибернации менее подвержены различным поражающим факторам. Грызунам давали абсолютно смертельную дозу гамма-облучения — 800 рентген. В контрольной группе погибли все, в экспериментальной — 40 процентов.

"На основании полученных данных был проведен анализ, который показал, что при совершении дальних космических полетов в условиях жесткой космической радиации это свойство устойчивости организма к воздействию радиации позволит снизить массу пассивной защиты космического корабля до двух раз во время межпланетных перелетов", — пишут авторы статьи, опубликованной в 2017-м.

Кроме того, искусственная спячка значительно повысила выживаемость грызунов при гипоксии (нехватке кислорода), сильной кровопотере (три процента от веса тела) и высочайших перегрузках. Так, из девяти крыс в состоянии сверхглубокой гибернации при 80 g выжили четыре. Для человека предел — восемь-девять g.

Это результат замедления метаболизма. Чем медленнее обмен веществ, тем более защищен организм.

Самый простой способ затормозить метаболизм — охлаждение. В медицине активно применяется так называемая терапевтическая гипотермия — при остановке сердца, в хирургии, неврологии, кардиологии, при травмах, интенсивной терапии. Это позволяет отсрочить необратимые повреждения мозга, вызванные нехваткой кислорода, объясняют ученые из Военно-медицинской академии имени Кирова.

Терапевтическую гипотермию обеспечивает охлаждающее одеяло или (что эффективнее) введение в вену катетера с охлаждающим раствором.

Но для космических полетов гипотермия не годится. По сути, это "переохлаждение" теплокровного организма, что чревато побочными эффектами и даже холодовой смертью. Поэтому такой метод применяют только в экстренных случаях. А гибернация — это "физиологически адекватное состояние для любого теплокровного организма в форме искусственного аналога естественной спячки", подчеркивают Александр Самойлов из МФБЦ имени Бурназяна и его коллеги.


Гибернация характерна для многих примитивных организмов (так, она обеспечивает легендарную выживаемость тихоходок) и холоднокровных животных. Что касается млекопитающих, то в спячку в строгом смысле слова впадают некоторые грызуны (сони, сурки), насекомоядные (ежи) и летучие мыши. При наступлении холодов температура тела у них понижается до одного-двух градусов, метаболизм резко замедляется. Порой это позволяет снизить расход энергии на 98 процентов.

То, что происходит с более крупными животными — медведями и барсуками, — правильнее называть зимней сонливостью. Она перемежается "многочисленными пробуждениями и сопровождается умеренным охлаждением (с 37 до 31 градуса у медведей), не приводит к прерыванию всей физиологической активности, жизненно важные органы сохраняют нормальную температуру, чтобы среагировать в случае опасности", указывают Алексей Ким из Военно-медицинской академии имени Кирова и его коллеги.

Наиболее эволюционно близкое к нам существо, владеющее гибернацией, обитает на Мадагаскаре: так, малый карликовый лемур пережидает не холод, а, наоборот, слишком сильную жару. Это дает надежду, что подобный механизм можно запустить и у человека.

Известно несколько случаев, когда в экстремальных ситуациях с людьми происходило нечто подобное. Так, в 2006-м японец Мицутака Учикоши во время похода в горы упал, сломал бедренную кость и пролежал без сознания 24 дня. Когда его нашли альпинисты, температура тела была 22 градуса. Тем не менее в больнице пострадавшего вернули к жизни. При этом долгосрочных последствий для здоровья не было.

В определенных обстоятельствах люди естественным образом сами увеличивают продолжительность сна. В 1960-х спелеологи Джози Лаурес и Антуана Сенни в рамках эксперимента провели несколько месяцев в разных пещерах, как в одиночных камерах, не следя за временем. Оказалось, что они могли спать непрерывно до 30 часов.


Лабораторных животных погружают в искусственный сон с помощью специальных инъекций, содержащих, например, адренолитики, и охлаждения окружающей среды. Сочетание разных условий и препаратов позволяют достичь трех стадий гибернации: начальная — два-три дня, глубокая — до семи, сверхглубокая — до 28. Конечно, для Марса нужно гораздо больше: 120-200 суток. Однако с астронавтами поступят примерно так же.

"Предполагалось, что им введут лекарство, чтобы вызвать "оцепенение". Ожидается, что астронавты, как и животные, впадающие в спячку, перед этим нагуляют лишний жир. Их капсулы с мягкой оболочкой затемнят, а температуру там понизят, чтобы охлаждать пассажиров во время предполагаемого 180-дневного полета Земля — Марс".

Еще один вариант — воздействие на определенные участки мозга. Ряд исследователей приближаются к выявлению зон центральной нервной системы, которые, судя по всему, отвечают за переключение человека в "спящий режим".


Есть и более экзотические подходы. Юрий Бубеев рассказывает о тибетских монахах. Представители МГУ, ИМБП РАН, Института мозга РАН изучают у них электрическую активность мозга при медитации.

"Наиболее интересными для нас являлись практики индукции необычных, измененных состояний сознания. Такие состояния достигались многочасовыми медитациями, сенсорной депривацией, монотонией, глубокой концентрацией. Это было уже ближе к интересующим нас состояниям сознания, благодаря которым человек может изменять скорость метаболизма, вводить себя в определенные ресурсные состояния", — пишет ученый.

При этом российские биологии отдают себе отчет в том, что "сами по себе психотехнологии не решат проблему гибернации в длительном космическом полете".

"Итоговая рабочая технология должна будет включать некую индивидуальную комбинацию нескольких методов. Задача исследователей — найти их наилучше переносимую комбинацию по принципу синергии, взаимного усиления эффекта", — подчеркивает Бубеев.

Он добавляет, что в ИМБП считают перспективной ингаляцию инертных газов.

Особая проблема — контроль за полетом во время летаргического сна экипажа. Кто-то должен разбудить астронавтов в нужный момент, да и экстренные ситуации не исключены. Одно из решений — посменный сон. На этом настаивают в инжиниринговой компании SpaceWorks Enterprises, получившей финансирование НАСА на разработку технологии гибернации. По их концепции, астронавты будут погружаться в сон на 14 дней, после чего бодрствовать трое-четверо суток. А график составят так, чтобы на борту всегда был дежурный.


Пока неизвестно, как скажется на человеке столь долгий сон.

"Даже когда будут решены все вышеизложенные вопросы, останется самый главный (видимо, наиболее сложный) и не изученный до сих пор: как повлияет такой период длительного пребывания в состоянии низкого метаболизма на память, работоспособность, когнитивные способности? Он требует самого серьезного исследования. Если удастся решить данный вопрос, это будет самым крупным прорывом последних десятилетий в осуществлении вековой мечты человечества — освоения дальнего космоса", — указывает Бубеев.

По предположению ЕКА, восстановительный период после долгого сна может растянуться на 21 день. Для сравнения: после выхода из сверхглубокой гибернации лабораторных животных наиболее сложные виды высшей нервной деятельности возвращались на пятые-шестые сутки.

Сверхдальние космические путешествия за пределы Солнечной системы таким способом осуществить, скорее всего, не получится. Ученые из Чили подсчитали, что за год в состоянии гибернации человек теряет около двух килограммов веса. Значит, экспедиция, длящася десятилетия, потребует сотни килограммов жира.

Учитывая, что до ближайшей звезды Проксима Центавра при существующих технологиях лететь 80 000 лет, для колонизации других галактик придется либо искать кротовые норы, либо изобретать варп-двигатель, либо строить гигантский космический корабль, в котором поколения переселенцев будут сменять друг друга.

https://ria.ru/20221214/son-1838429532.html
Поделиться:

Аватара пользователя
Director
Эксперт
Баланс:19018
 
Сообщения: 1159
Регистрация: 20.06.2018

Re: В России ищут способ гибернации человека во время межпланетных путешествий

Director » 15.12.2022 14:38

+
1
-
Выделю из представленного материала несколько фактов
Профессор писал(а):
14.12.2022 15:57
Опыты ... в 2017-м.... с лабораторными крысами продемонстрировали, что животные в состоянии гибернации менее подвержены различным поражающим факторам. Грызунам давали абсолютно смертельную дозу гамма-облучения — 800 рентген. В контрольной группе погибли все, в экспериментальной — 40 процентов.
...
Кроме того, искусственная спячка значительно повысила выживаемость грызунов при гипоксии (нехватке кислорода), сильной кровопотере (три процента от веса тела) и высочайших перегрузках. Так, из девяти крыс в состоянии сверхглубокой гибернации при 80 g выжили четыре. Для человека предел — восемь-девять g.

Это результат замедления метаболизма. Чем медленнее обмен веществ, тем более защищен организм.
Да, в общем и целом, чем медленнее метаболизм, тем организм более вынослив, но при этом менее энергичен.

Т.е. в каком-то смысле можно сказать: "организм тем боле жив, чем больше в нём метаболизм", и, соответственно,
"чем меньше метаболизм (изменение внутренней среды), тем более организм мёртв и, следовательно, более вынослив к изменению внешней среды".


Теперь нам надо отделить два понятия друг от друга: гибернация и охлаждение.

Гибернация - это, в первую очередь, сверхдолгий сон и, во-вторую очередь, снижение метаболизма (которого, впрочем, может и не быть).

Охлаждение - это, в первую очередь, понижение внутренней температуры тела и, следовательно уменьшение метаболизма, и, во-вторую очередь, сон (которого, впрочем, может и не быть).

В данном же материале эти два понятия смешаны.
Тем не менее продолжим.
Гибернация характерна для многих примитивных организмов (...обеспечивает легендарную выживаемость тихоходок) и холоднокровных животных.
К примеру лягушки замерзают в толще льда (при этом метаболизм вероятно нулевой - они не дышат и не едят), а по весне оттаивают и возвращаются к жизни.
Что касается млекопитающих, то в спячку в строгом смысле слова впадают некоторые грызуны (сони, сурки), насекомоядные (ежи) и летучие мыши.

При наступлении холодов температура тела у них понижается до одного-двух градусов, метаболизм резко замедляется. Порой это позволяет снизить расход энергии на 98 процентов.

То, что происходит с более крупными животными — медведями и барсуками, — правильнее называть зимней сонливостью. Она перемежается "многочисленными пробуждениями и сопровождается умеренным охлаждением (с 37 до 31 градуса у медведей), не приводит к прерыванию всей физиологической активности, жизненно важные органы сохраняют нормальную температуру, чтобы среагировать в случае опасности"...

малый карликовый лемур пережидает не холод, а, наоборот, слишком сильную жару.
Итак, чем более развит организм - тем меньше допустимый для него диапазон температур (и значит степень интенсивности метаболизма).

Поэтому нельзя безусловно согласиться с тезисом о "простоте" снижения метаболизма
Самый простой способ затормозить метаболизм — охлаждение.
терапевтическая гипотермия ... позволяет отсрочить необратимые повреждения мозга, вызванные нехваткой кислорода...

Что касается человека, то интерес вызывают следующие факты (если, конечно, это не фейки)
в 2006-м японец Мицутака Учикоши во время похода в горы упал, сломал бедренную кость и пролежал без сознания 24 дня. Когда его нашли альпинисты, температура тела была 22 градуса.
Тем не менее в больнице пострадавшего вернули к жизни. При этом долгосрочных последствий для здоровья не было.
...
Юрий Бубеев рассказывает о тибетских монахах.... изучают у них электрическую активность мозга при медитации.
"...практики индукции необычных, измененных состояний сознания... достигались многочасовыми медитациями, сенсорной депривацией, монотонией, глубокой концентрацией.... благодаря которым человек может изменять скорость метаболизма, вводить себя в определенные ресурсные состояния".
Отметим:

1. Японец, скорее всего, упал и потерял сознание в теплый период года, но явно не зимой - иначе бы он просто замерз.

2. Человек может прожить без воды не более 3-4 дней, - значит организм японца настолько резко снизил метаболизм, что смог прожить без воды 24 дня (если конечно верить данному сообщению).

3. Отсюда мы переходим к рассмотрению тибетских монахов, которые якобы произвольно впадают в так называемый летаргический сон.
А что это такое и чем отличается от сна-гибернации?

Википедия сообщает:
Летарги́я — болезненное состояние, характеризующееся медлительностью, вялостью, усталостью. Человек находится в состоянии замедленного метаболизма, где все физиологические и биохимические процессы замедляются, при этом затраты на энергию для осуществления этих процессов становятся минимальными.
От комы отличается тем, что организм больного поддерживает жизненные функции органов и не находится под угрозой смерти.

Академик И. П. Павлов описывал больного Качалкина, 22 года находившегося в состоянии «живого трупа» — с 1896 по 1918 год (умер от сердечной недостаточности).

Он «лежал живым трупом без малейшего произвольного движения и без единого слова». Его приходилось кормить с помощью зонда. В последние годы до своего шестидесятилетия он начал постепенно делать какие-то движения... смог вставать в туалет и иногда есть без посторонней помощи.

По поводу его прошлого состояния Иван Качалкин объяснял, что «всё понимал, что около него происходит, но чувствовал страшную, неодолимую тяжесть в мускулах, так что ему было даже трудно дышать».


Итак, главное отличие сна-летаргии от сна-гибернации и от сна-комы - это то, что в случае летаргии:
- человек пребывает в сознании - пусть и в "измененном состоянии" (человек "всё понимает" и "чувствует своё тело");
- при этом в теле продолжается метаболизм - пусть и в уменьшенной степени (человек усваивал пищу, самостоятельно дышал и выделял отходы).

Также отметим, что пребывание в состоянии летаргии вредно для здоровья человека.

Далее отметим, что упомянутые тибетские монахи вряд ли находятся в состоянии летаргии.

В каком же состоянии сна они пребывают?
Пока не известно.


Вернемся к рассмотрению гибернации смешанной со снижением метаболизма с помощью охлаждения
Лабораторных животных погружают в искусственный сон с помощью специальных инъекций... и охлаждения окружающей среды.
Сочетание разных условий и препаратов позволяют достичь трех стадий гибернации: начальная — два-три дня, глубокая — до семи, сверхглубокая — до 28.

... в ИМБП считают перспективной ингаляцию инертных газов.

"Предполагалось, что им [астронавтам] введут лекарство, чтобы вызвать "оцепенение".
Человека, на время серьезных хирургических операций, тоже погружают в оцепенение с помощью хим.препаратов.
Однако рядом с оцепеневшим человеком обязан всегда находится анестезиолог, - дабы следить за состоянием человека и своевременно вернуть его в нормальное состояние.

Еще один вариант — воздействие на определенные участки мозга.

Ряд исследователей приближаются к выявлению зон центральной нервной системы, которые, судя по всему, отвечают за переключение человека в "спящий режим".
В материале нет подробностей о характере воздействия на участки мозга. Поэтому я могу лишь предположить, что речь идет об очередной глупости.

Пока неизвестно, как скажется на человеке столь долгий сон.
"... как повлияет такой период длительного пребывания в состоянии низкого метаболизма на память, работоспособность, когнитивные способности?

Для сравнения: после выхода из сверхглубокой гибернации лабораторных животных наиболее сложные виды высшей нервной деятельности возвращались на пятые-шестые сутки.
По-моему очевидно, что пребывание в обычном сне, но в течении нескольких суток, - неизбежно приведет к снижению умственных способностей человека.


Резюме:
1. Состояние сна естественно для организма.
2. Состояния сна бывают различные.
3. У человека возможны разные "измененные состояния сознания", некоторые из которых возможно дадут возможность погружаться в длительный сон, причем безопасный для организма.

newfiz
Участник
Баланс:1014
 
Сообщения: 84
Регистрация: 06.04.2021

Re: В России ищут способ гибернации человека во время межпланетных путешествий

newfiz » 16.12.2022 12:29

+
6
-
Щас вам - межпланетные путешествия!
Всем по фиг, что снабжение жизненной энергией биологическим тварям
организовано только в небольшой приземной области?
Сначала бы зверюшку какую-нибудь отправили за границу зоны земного
тяготения - если эту зверюшку не жалко!
А потом бы имитировали свою бурную деятельность.

Аватара пользователя
MoonBear
Участник
Баланс:11942
 
Сообщения: 554
Регистрация: 02.06.2020

Re: В России ищут способ гибернации человека во время межпланетных путешествий

MoonBear » 18.12.2022 21:59

+
6
-
Конечно, гибернация и связанные с ней различные аспекты, тема серьезная, можно сказать, многоплановая, но есть небольшое "но", не преодолев которое, использование технологий сна бессмысленно по определению, ибо без вариативно приведет к неминуемой гибели. И дело не только в том, что все земные твари подпитываются энергией, как Антей, находясь в ее поле, есть еще одина причина - тяготение.

Наши организмы, начиная с самых первых, много сотен миллионов лет назад строили (эволюционировали) свою биохимию, физиологию исключительно с фактором его наличия. Это касается не только фазы бодрости, но и периодов отдыха, т.е. самого обычного сна или необычного сна, какой и обсуждается учеными для транспортировки тел на далекие расстояния. Даже находящиеся в искусственном подобии невесомости водные обитатели, отлично ориентируются в пространстве, зная где верх и где низ.

Пилотируемая космонавтика на практике показала, даже небольшое по длительности пребывание в состоянии отсутствия тяжести, вызывает серьезные физиологические проблемы, игнорировать которые невозможно, иначе начнутся необратимые последствия для организма, вполь до летального. Разработаны специальные тренировочные комплексы, способные поддерживать функционирование органов тела человека в относительно нормальном состоянии, но даже с учетом этого, все возвращающиеся космонавты, проходят длительный реабилитационный цикл для приведения в норму. При этом, на орбите, они не находятся в состоянии гибернации, а наоборот, активно работают, в том числе, и занимаясь поддержанием организма.

Прежде чем заниматься разработкой технологий по тому - как усыпить, необходимо разработать способ - как разбудить, т.е. привести в активное состояние организм, проспавший, условно, 1 месяц в условиях невесомости. Есть большая доля вероятности, что такое пробуждение закончится биологической смертью, например: не выдержит сердечно-сосудистая система или друга, жизненно важная. Ссылки на больных, находящихся годами в коме или летаргическом сне, здесь не подойдут, поскольку их тела находятся под действием земной гравитации и органы работают в естественных условиях. Таки люди требуют лишь уход, включая гигиену и питание.

Существуют проекты очень дальних перспектив на создание кораблей с искусственной силой тяжести, всем известные и неоднократно использовавшиеся в книгах и фильмах, станции с центральной осью и внешним, крутящимся ободом, где и размещаются жилые каюты, но это не про сейчас. Потому, большого смысла в привлечении гибернации для решения вопроса полета на Марс большого смысла не имеет, разве что, как способ организации вахтового дежурства, засыпая на несколько дней, но не больше. Хотя с такой задаче вполне по силам справиться и современными средствами, как медикаментозными, так и психологическими.

Чем-то ситуация напоминает положение дел в крионике - как заморозить знаем, а вот как воскресить - нет. Но, что самое удивительное, продолжаем штабелями заливать жидким азотом всех желающих, надеясь на чудеса науки далеких потомков.

newfiz
Участник
Баланс:1014
 
Сообщения: 84
Регистрация: 06.04.2021

Re: В России ищут способ гибернации человека во время межпланетных путешествий

newfiz » 19.12.2022 09:24

+
5
-
MoonBear,
всё ещё хуже. При выходе из зоны снабжения жизненной энергией,
её автоматическая подача прекратится - неважно, бодрствуешь
ты или спишь - и останется опустошать свой аккумулятор, а этого
хватит ненадолго, на несколько суток.

Ромкопф: "Во-первых, он меня убьёт, а, во-вторых..."
Якобина: "И первого достаточно."

Но есть и "во-вторых". Там же придётся пересекать границу
между областями земного и солнечного тяготения, между
припланетным и межпланетным координатными полями.
Процедура соответствующего переключения с одной
координатной привязки на другую предусмотрена для
физического программного обеспечения, но для биологического
программного обеспечения у одушевлённых существ -
с какой стати?
Чем эти смертники удерживали бы свои души, если даже живыми
долетели бы до границы?

Аватара пользователя
Director
Эксперт
Баланс:19018
 
Сообщения: 1159
Регистрация: 20.06.2018

Re: В России ищут способ гибернации человека во время межпланетных путешествий

Director » 20.12.2022 19:57

+
1
-
newfiz писал(а):
19.12.2022 09:24
... придётся пересекать границу между областями земного и солнечного тяготения, между припланетным и межпланетным координатными полями.

Процедура соответствующего переключения с одной координатной привязки на другую [не] предусмотрена для ... биологического программного обеспечения у одушевлённых существ...
Чтобы знать наверняка, надо проверить экспериментально.

Вообще-то уже давно имеется техническая возможность запустить в облет Луны космический корабль с парой-тройкой собак или кошек - в том числе и с возможностью мягкой посадки при возвращению на Землю. Вполне возможно убедиться, что с собаками не произойдет ничего страшного. Вот, к примеру, запустили же в космос Белку и Стрелку в августе 1960 года.

Однако, собачек к Луне почему-то не запускают.

Видимо боятся, что защитники животных засудят руководителей космической отрасли за жесткое обращение с животными.

newfiz
Участник
Баланс:1014
 
Сообщения: 84
Регистрация: 06.04.2021

Re: В России ищут способ гибернации человека во время межпланетных путешествий

newfiz » 21.12.2022 09:13

+
6
-
Director.
я говорил не про Луну, с ней свои заморочки.
К Луне-то посылали советские "Зонд-4" и "Зонд-5", если не ошибаюсь.
С биообъектами, в том числе с черепашками. Облёт Луны был на большой
высоте, и аномального лунного тяготения, которое должно денатурировать
белки, черепашки не хлебнули. Но и без этого, даже будучи в стальной
защитной камере с толщиной стенок 4 см, вскоре после приземления
черепашки сдохли с симптомами лучевой болезни. За пределами
магнитной защиты Земли, радиоактивность космоса нипочём только
американским асронавтам - за стенками толщиной а полмиллиметра.
А ещё проблемка - с возвращением из окололунной области. Чтобы
попасть в заданный район, с разбросом в пару сотен километров,
требуется входить в атмосферу Земли с одного раза - но при этом
возникают смертельные перегрузки. Поэтому использовался
манёвр "отскока" от атмосферы - как у брошенного плоского камешка
от воды. Но место приземления при этом - неизвестно где, разброс
на тысячи километров.
Это только американцы плюхались в воду всегда в полутора милях от
поджидавшего их авианосца.

Ответить
   ПОМОЩЬ по форуму!