Ideja "kriosna" još uvijek pripada svijetu znanstvene fantastike, no istraživači su korak bliže mogućnosti vraćanja moždane funkcije nakon dubokog zamrzavanja. Motiv duboko zamrznutih ljudi koji se bude u budućnosti često se pojavljuje u znanstvenoj fantastici. No u stvarnosti znanstvenici tek postupno otkrivaju kako očuvati i ponovno pokrenuti moždanu funkciju nakon zamrzavanja.
Znanstvenici su prvi put uspjeli obnoviti djelomičnu funkcionalnu aktivnost u smrznutom moždanom tkivu miša, što je važan korak naprijed u području krioprezervacije i približava znanost ideji koja je dosad postojala gotovo isključivo u znanstvenoj fantastici – "kriosnu", otkriva Nature.
Zašto je zamrzavanje mozga toliko teško?
Koncept dubokog zamrzavanja organizma, nakon kojeg bi se osoba mogla probuditi u budućnosti bez gubitka funkcija mozga i tijela, desetljećima je prisutan u filmovima i knjigama. Međutim, u stvarnosti je to izuzetno složen problem. Iako su znanstvenici već ranije uspjeli pokazati da neuronsko tkivo može preživjeti zamrzavanje na staničnoj razini, pravi izazov bio je ponovno pokrenuti ključne procese potrebne za normalno funkcioniranje mozga, poput električne aktivnosti neurona, staničnog metabolizma i plastičnosti, koja je temelj učenja i pamćenja.
Glavni je problem kod zamrzavanja biološkog tkiva stvaranje ledenih kristala. Kad se voda unutar stanica smrzne, kristali leda mogu probiti i oštetiti osjetljive strukture stanica i njihovih međusobnih veza. U mozgu, gdje su te veze izuzetno kompleksne i precizne, takva oštećenja uništavaju samu osnovu svijesti, pamćenja i kognitivnih funkcija.
Ključna tehnologija
Kako bi izbjegli taj problem, istraživači iz Njemačke koristili su metodu zvanu vitrifikacija. Riječ je o procesu brzog hlađenja pri kojem se tekućina ne pretvara u led, nego prelazi u amorfno stanje nalik na staklo. U tom stanju molekularno kretanje gotovo potpuno prestaje, ali bez stvaranja kristala koji bi oštetili tkivo.
U eksperimentu su znanstvenici koristili tanke uzorke moždanog tkiva miša debljine oko 350 mikrometara, uključujući hipokampus, regiju mozga ključnu za pamćenje i prostornu orijentaciju. Tkivo je prvo tretirano posebnim kemikalijama koje djeluju kao krioprotektanti, odnosno štite stanice tijekom procesa zamrzavanja. Nakon toga uzorci su brzo ohlađeni pomoću tekućeg dušika na temperaturu od -196 °C te pohranjeni na oko -150 °C, gdje su ostali u stabilnom "staklastom" stanju od nekoliko minuta do čak sedam dana.
Jednako važan kao i proces zamrzavanja bio je i proces odmrzavanja. Tkivo je moralo biti zagrijano izuzetno brzo i kontrolirano, uz istovremeno uklanjanje kemikalija, kako bi se spriječilo pucanje stanica ili njihovo oštećenje zbog naglih promjena u koncentraciji tekućine.
Nakon odmrzavanja, znanstvenici su analizirali stanje tkiva pomoću mikroskopije i različitih testova funkcionalnosti. Rezultati su bili iznenađujuće pozitivni. Spojevi između živčanih stanica ostali su očuvani, a mitohondriji, koji su odgovorni za proizvodnju energije u stanicama, pokazali su normalnu aktivnost bez znakova metaboličkog oštećenja.
Najvažnije otkriće bilo je to što su neuroni ponovno pokazivali električnu aktivnost. Kada su stimulirani, reagirali su na način vrlo sličan onome u svježem, nezamrznutom tkivu, iako su postojala manja odstupanja. Osim toga, znanstvenici su zabilježili i pojavu dugotrajne potencijacije, odnosno procesa jačanja sinaptičkih veza, koji se smatra jednim od ključnih mehanizama učenja i pamćenja.
Ipak, unatoč ovom značajnom uspjehu, postoje važna ograničenja. Oživljeno tkivo ostalo je funkcionalno samo nekoliko sati, što je dijelom posljedica činjenice da je riječ o izoliranim uzorcima izvan živog organizma. Također, istraživanje nije uključivalo pokušaj oživljavanja cijelog mozga ili životinje, niti je moglo odgovoriti na pitanje bi li se memorija ili svijest mogle očuvati kroz takav proces, piše Nature.
Što ovo znači za budućnost?
Stručnjaci naglašavaju da su praktične primjene ove tehnologije još uvijek daleko. Očuvanje velikih organa, a kamoli cijelog organizma, daleko je veći izazov zbog njihove kompleksnosti i problema poput ravnomjerne distribucije krioprotektanata kroz tkivo.
Unatoč tome, rezultati ovog istraživanja imaju veliki potencijal, osobito u medicini. U budućnosti bi ovakve tehnike mogle omogućiti privremeno zaustavljanje moždanih procesa kako bi se spriječila oštećenja kod teških ozljeda, moždanog udara ili drugih stanja. Također bi mogle otvoriti mogućnost dugotrajnog skladištenja organa za transplantaciju, čime bi se ublažio kronični nedostatak donora. Iako je ideja potpunog "kriosna" kod ljudi još uvijek daleko od stvarnosti, ovaj eksperiment pokazuje da znanost postupno rješava ključne prepreke.
Za sudjelovanje u komentarima je potrebna prijava, odnosno registracija ako još nemaš korisnički profil....