La animación suspendida para viajes espaciales podría provenir de ultrasonido

La «animación interrumpida» permitió más películas de ciencia ficción e historias novedosas que la gravedad artificial, los cañones láser y los planetas con atmósferas similares a la Tierra combinados. Originalmente se inspiró en el letargo, que es el término correcto para el estado de bajo calor y poca energía en el que entran los animales durante la hibernación. Los experimentos comenzaron en la década de 1960 para probar formas de lograr esto en humanos con la esperanza de que la vida imitara tanto la naturaleza como el arte para permitir a los astronautas vivir durante largos períodos de tiempo con poca comida u oxígeno y viajar con el mínimo cuidado. Si bien estos experimentos dieron lugar a algunas de las técnicas que se utilizan en los procedimientos quirúrgicos actuales y mejoraron los métodos para resucitar a las personas atrapadas en temperaturas frías durante largos períodos de tiempo, estas son verdaderas animaciones suspendidas, en las que la persona permanece despierta durante largos períodos de tiempo y parece estar muerta. o cerca de la muerte antes de ser revivido. un estado saludable – seguía siendo difícil de alcanzar. Eso podría cambiar después de que los científicos de la Universidad de Washington en St. Louis probaran una nueva técnica para inducir el letargo, llamada ultrasonido, y pudieran hacerlo en mamíferos que no hibernan. ¿Es esta la clave para enviar humanos de manera segura 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 derrames cerebrales y ataques cardíacos. Inducir un estado sordo 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 Naturaleza Metabolismo, sabe que las salas de emergencia necesitan algo que pueda inducir el 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 desencadenarla en humanos también beneficiaría a los viajes espaciales. El equipo de Chen incluía a Yaoheng (Mack) Yang, un investigador postdoctoral, e inicialmente buscó nuevas formas de poner a los mamíferos en un estado de letargo, ya sea que estuvieran en hibernación natural o no. Sus sujetos de prueba fueron ratones, que naturalmente se congelan, y ratas, que no lo hacen.

Durante mucho tiempo se supuso que la hibernación estaba regulada por sustancias en la sangre. Por lo tanto, los científicos han estado buscando sustancias que sean similares a las de los humanos y que puedan suprimir el 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 grave. Estudios recientes han identificado estas áreas de control de hibernación en el cerebro de roedores. Otra área actual de investigación para inducir el letargo es la ingeniería genética. Todas estas técnicas requieren intervención quirúrgica o manipulación genética, lo que limita su aplicabilidad en humanos. Sin embargo, existe un método que los médicos pueden usar para penetrar el cráneo de manera no invasiva pero precisa sin usar radiación. Este método es ultrasonido.

«Estas capacidades, junto con su seguridad, portabilidad y bajo costo, han hecho del ultrasonido una tecnología prometedora para la neuromodulación en animales pequeños, primates no humanos y humanos, aunque su mecanismo aún no está claro».

El equipo decidió usar ultrasonido para inducir letargo en roedores y entender por qué funciona. Desarrollaron un transductor de ultrasonido portátil para ratones para estimular las neuronas correspondientes en el área preóptica del hipotálamo: cuando se estimulan, provocan una caída de la temperatura corporal. El ultrasonido reveló una caída en la temperatura corporal de alrededor de 3 grados centígrados en los ratones durante alrededor de una hora. Como beneficio adicional, su metabolismo ha cambiado de usar carbohidratos y grasas para obtener energía a usar grasa exclusivamente, como es el caso de ratones, osos y otros mamíferos en hibernación. Al mismo tiempo, su frecuencia cardíaca se redujo en un 47 %. Lo mejor de todo es que todo esto sucedió a temperatura ambiente y no en las cámaras frigoríficas necesarias para otros métodos de enfriamiento de la temperatura de un mamífero o un ser humano. El aumento de la presión del ultrasonido en las neuronas redujo la temperatura corporal y ralentizó aún más el metabolismo, lo que se conoce 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 no volvió a la temperatura normal hasta 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), más baja que la de los ratones pero lo suficientemente baja como para alentar a los investigadores a creer que esta técnica funcionará en mamíferos no congelados, incluidos los humanos. Para hacer esto, los investigadores tuvieron que descubrir qué sucedió exactamente en los cerebros de los roedores cuando el ultrasonido los penetró, específicamente qué molécula permitió que las neuronas dispararan con 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 varios experimentos, demostraron que TRPM2 es un canal de iones sensible a ultrasonidos y contribuye 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 concluye que la hipotermia y el hipometabolismo inducidos por ultrasonido (UIH) tienen el potencial de inducir de manera segura a los humanos al estado de parálisis por el que los investigadores espaciales han estado luchando de una forma u otra desde la década de 1960. UIH eliminaría la necesidad de transportar drogas y medicamentos, el peligro de inyectarlos rutinariamente a través de los cráneos y directamente en los cerebros de los astronautas perezosos. El astronauta sólo tendría que llevar puesto el gorro ultrasónico especial durante el tiempo en que se encuentre en estado de levitación; El Sombrero podría ser controlado desde la Tierra por inteligencia artificial o equipos de apoyo. Como siempre, se necesita mucha más investigación, pero el estudio concluye que «UIH podría desbloquear aplicaciones que van desde nuevos tratamientos médicos hasta vuelos espaciales tripulados a largo plazo».

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 hibernar a los humanos, primero debemos asegurarnos de que sabemos cómo traerlos de vuelta ilesos». .”

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