
宇航员在前往火星的旅途中一路酣睡的想法听起来像是好莱坞科幻电影里的情节,但科学家们正在探索这是否有朝一日会成为现实。
欧美研究人员正在研究减缓人体新陈代谢能否使人进入持续数日甚至数周的休眠状态。
这种被称为”蛰眠”或”人工休眠”的概念需要将人体的代谢活动降至最低水平,包括降低心率和体温。研究人员认为,这有助于减少太空旅行所需的资源,同时保护宇航员免受辐射和微重力影响。
慕尼黑路德维希-马克西米利安大学学术主任、医师亚历山大·乔克博士表示:”每公斤物资送入太空的成本都很高昂。如果采用休眠技术,我们可以减少对食物、水、氧气甚至空间的需求。”乔克博士与欧洲航天局保持密切合作。
该机构委托开展了关于火星任务期间如何实施休眠的研究,包括休眠舱的理论设计。
这一设想让宇航员在大部分旅程中处于蛰眠状态,待接近目的地时再唤醒他们。
什么是蛰眠?其工作原理是什么?
某些动物能自然进入蛰眠状态。通过降低新陈代谢应对寒冷或食物短缺等环境挑战,从而保存能量。
牛津大学睡眠生理学教授弗拉迪斯拉夫·维亚佐夫斯基博士通过小鼠实验发现,当食物匮乏时它们会进入蛰眠状态。
“它们会计算所需能量,每天保持数小时这种低能耗状态。”他告诉《国民报》,”仓鼠会主动创造类似冬季的环境条件。当我缩短光照时间延长黑夜时,它们就会切换到冬季模式,开始每天进入蛰眠。我的实验动物在室温下就能进入蛰眠,无需刻意降温。先是新陈代谢减缓,随后体温下降。”
尽管动物研究已很深入,科学家仍不清楚如何让人类进入相同状态。维亚佐夫斯基博士指出睡眠是关键因素,但休眠对人脑的影响尚不明确。
“主要障碍在于生理功能的剧烈改变。我们必须确保不会对大脑或身体产生负面影响。”他说,”令我惊讶的是,人们对诱导蛰眠状态兴趣浓厚,却无人关注这种状态的影响。我的实验室正研究蛰眠对大脑的影响——动物是否保留记忆?大脑功能是否完好?这些必须明确才能安全应用于灵长类或人类。”
地球医疗潜力
乔克博士表示需要加大投入推进人类休眠技术研发。他认为这将彻底改变地球医疗,太空应用只是锦上添花。
“通过控制新陈代谢,可以优化等待特定治疗的患者状态,避免重症监护或减轻其副作用。”他补充道。
人类能休眠吗?
慕尼黑大学生物学家多米尼克·莫泽博士指出,人类可能曾具备休眠能力。
“西班牙阿塔普埃尔卡洞穴50万年前的人类骨骼显示冬眠迹象。”她说,”基因研究表明休眠由特定环境触发的复杂基因表达调控,而非单一基因控制。”
“许多动物无论物种亲缘都编码着这种遗传程序,包括熊、刺猬、猿类甚至啮齿类,人类为何不能?”莫泽博士解释道。
开发休眠舱
美国SpaceWorks公司专注太空旅行休眠研究,2013年和2017年两度获得NASA资助开发火星任务休眠舱。
首席执行官约翰·布拉德福德博士透露,他们组建了梅奥诊所专家、动物休眠研究者和宇航员参与的医疗团队。
研究发现电影中的休眠技术可行。”通过人工诱导低代谢状态,调控人体温控系统实现。”关键挑战是找到能将37°C体温设定点降低5-10°C的药物组合。
布拉德福德强调,即便技术成熟,仍需大量地面和轨道实验验证其深空任务可靠性。
宇航员休眠
诱导人类休眠需经历准备、诱导、维持和唤醒四个阶段。以熊为例,完全进入冬眠需3-4周,是渐进过程。
“需通过环境暗示和药物辅助让身体做好准备。”乔克博士说,”诱导阶段用药,维持期靠温湿度自动调节技术。”
可用光线、声音、温度变化或药物唤醒休眠者。
火星任务
各国航天机构正推动载人重返月球并登陆火星。火星之旅需7-10个月,长期深空任务对人类身心的影响持续研究中。
SpaceX正在开发星舰火箭,目标运送宇航员至火星甚至更远深空。休眠技术或将成为应对长期太空挑战的关键方案。
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