La hibernación o animación suspendida en los viajes espaciales

La hibernación o animación suspendida en los viajes espaciales

Autor: Álvaro Hernando Ramírez Llínas

Resumen

Aunque el término “hibernación” y su posible uso tanto en medicina como en viajes espaciales ha sido de dominio público desde hace algún tiempo, la realidad sobre la aplicación de esta tecnología puede variar un poco en la vida real. Sin desmentir el extraordinario beneficio que proporciona en algunos casos como el trasplante de órganos, el verdadero uso sobre la tripulación de una nave espacial en un largo viaje aún depende de varios factores, siendo el primero y más importante de ellos el reanimar al primer ser humano en tierra después de haber permanecido en estado de hibernación.


En Alaska, un grupo de científicos descubrieron que los osos negros bajan su temperatura corporal en ciertas épocas del año y que su actividad metabólica desciende muy por debajo de como lo hacen otros animales. A esta actividad se le da el nombre de “hibernación” (1).

Científicamente se sabía que los procesos químicos y biológicos de un organismo se desaceleran normalmente un 50 por ciento por cada 10 grados que baja la temperatura corporal, pero en estos osos la temperatura corporal bajó solo cinco o seis grados y su metabolismo se desaceleró en un 75 por ciento en comparación con su actividad normal.

Durante el tiempo de hibernación, los osos pasan entre cinco y siete meses sin comer, beber, orinar o defecar antes de emerger de sus guaridas. En este periodo respiran sólo una o dos veces por minuto y su corazón se desacelera entre las respiraciones, a veces, llega a tener intervalos de hasta 20 segundos entre latidos. Este descubrimiento ha llevado a los científicos a pensar que la información adquirida en este estudio podría aplicarse de manera útil en los seres humanos, siendo una de las opciones un largo viaje espacial (2).

Algunas entidades se han propuesto llegar a Marte para el año 2030, pero a diferencia de los viajes que ya se han hecho, la distancia al planeta rojo equivale a un trayecto de seis meses. Si el cuerpo humano pudiera alcanzar este tipo de hibernación, el viaje a un lejano planeta o a un asteroide podría ser más llevadero tanto para los astronautas como para los candidatos a formar una futura colonia en el espacio.

Ya se ha visto en muchas películas el uso de esta técnica junto con la criogenización (método por el cual se somete a una persona, o animal, a condiciones de frío intenso con el objetivo de preservar su cuerpo para ser reanimado en el futuro) con el objetivo de hacer más convincentes sus viajes al espacio. Se ha visto en 2001: Odisea del espacio, Alien, Prometheus, Avatar, etc. Se considera como gran desafío de estos viajes el tiempo que deben pasar los astronautas encerrados en una nave hasta llegar a su destino. No solo estaríamos hablando de la cuestión de mantenerlos ocupados y de la necesidad de un amplio espacio personal, sino también de moverse sin la agobiante sensación de claustrofobia. También hay que tener en cuenta la gran cantidad de reservas de alimentos, agua y aire que se necesitaría para mantener con vida a un equipo durante varios meses, o incluso años, sin olvidarse de la ansiedad, insomnio y depresión en la que caerían estas personas.

Ante estos inconvenientes se han estado investigando varias opciones y una de las soluciones que se está trabajando es la hibernación. O sea, poner a la tripulación en un estado inducido de hipotermia y en un sueño profundo que reduciría las funciones metabólicas de los astronautas con los procedimientos existentes. Así, en lugar de estar despiertos, les permitiría estar en un sueño profundo para que, al llegar al destino, estén renovados y listos para trabajar.

En combinación con una alimentación intravenosa, una tripulación teóricamente podría estar en estas circunstancias durante el viaje a Marte, que en el mejor de los casos tomaría 180 días de ida. Así, este letargo ahorraría espacio y, por tanto, las naves serían más pequeñas, lo que supondría también menos combustible. La mezcla de todos estos beneficios también contribuiría a otro objetivo primordial: la reducción de costos. Supondría, según los cálculos iniciales, un ahorro de cinco veces el volumen presurizado necesario para una tripulación en hibernación y de tres veces en la cantidad total de masa requerida. Esto significa que la misión pasaría de un peso de 400 toneladas a alrededor de 220.

¿Qué es a criónica? (3) 

La criónica es la práctica especulativa de la utilización de frío para preservar la vida en una persona. El objetivo es llevarla hacia adelante en el tiempo, durante días, meses, años, décadas o siglos, hasta que el proceso de preservación sea revertido y la persona restaurada a la vida plena.

Aunque la criónica suena a ciencia ficción, hay sólidas bases en la ciencia real. Su historia científica completa rara vez se dio en informes de los medios, dejándola así ampliamente incomprendida.

La criónica se justifica por tres hechos que no son muy bien conocidos:

1). La vida puede detenerse y reiniciarse si su estructura básica se conserva.

Los embriones humanos se conservan rutinariamente durante años a temperaturas que detienen por completo la química de la vida. Los seres humanos adultos han sobrevivido a temperaturas de refrigeración que detienen el corazón, el cerebro y todos los demás órganos, que dejan de funcionar durante un máximo de una hora. Estas y muchas otras clases de biología nos enseñan que la vida es una estructura particular de la materia. La vida puede detenerse y reiniciarse si la estructura celular y la química se conservan bastante bien.

2). La vitrificación (no congelamiento) puede preservar la estructura biológica bastante bien. (Figura 1)

La adición de altas concentraciones de productos químicos, llamados crioprotectores, a las células permite que el tejido sea enfriado a temperaturas muy bajas, con poca o ninguna formación de hielo. El estado de no formación de hielo a temperaturas inferiores a -120 °C se denomina vitrificación. Ahora es posible vitrificar órganos, incluyendo el cerebro, logrando una excelente conservación estructural.

3). Ya se pueden prever métodos para la reparación de la estructura a nivel molecular.

La emergente ciencia de la nanotecnología con el tiempo dará lugar a dispositivos capaces de la reparación y regeneración extensa de tejidos, incluyendo la de las células individuales de una molécula; es decir, que a través de nanodispositivos que internalicen la célula se reparen malfuncionamientos de la misma o de alguno de sus componentes. Este futuro de la nanomedicina, en teoría, recuperaría a cualquier persona conservada en la que las estructuras cerebrales de codificación de la memoria básica y la personalidad permanecerían intactas.

Así que...

• Si la supervivencia de la estructura significa la supervivencia de la persona,

• Si el frío puede preservar la estructura esencial con la suficiente fidelidad,

• Si la tecnología previsible puede reparar lesiones causadas durante el proceso de conservación,

Entonces…

La criónica, o “hibernación” en su acepción popular, funcionaría así no se pueda demostrar hoy. Esta es la justificación científica y se hace más fuerte con cada nuevo avance en la tecnología de preservación.

No es estar muertos

La muerte se produce cuando la química de la vida se vuelve tan desorganizada que su funcionamiento normal no puede ser restaurado (no cuando la vida se “apaga”. Las personas pueden y han sobrevivido después de ser "apagadas".) A cuánto desorden químico se puede sobrevivir depende de la tecnología médica. Hace cien años un paro cardiaco era irreversible. Las personas estaban muertas cuando su corazón dejaba de latir. Hoy en día la muerte se cree que se produce de 4 a 6 minutos después de que el corazón deja de latir porque, después de éste tiempo, es difícil de resucitar el cerebro; sin embargo, con los nuevos tratamientos experimentales, las personas se han logrado reanimar sin daño cerebral después de más de 10 minutos de paro cardiaco. Las tecnologías futuras para la reparación molecular pueden extender las fronteras de reanimación más allá de 60 minutos, por lo que las creencias actuales acerca de cuándo se produce la muerte serán obsoletas. Es el caso actual de muerte pronunciada sobre la base de "signos vitales", el cual no es la muerte real en absoluto (4).

La criónica actualmente

Más de doscientas personas han sido crioconservadas desde el primer caso en 1967. Más de un millar han tomado las medidas legales y financieras para su criogenia con alguna de las organizaciones que la ofrecen, generalmente a través de un seguro de vida (5).

Después de cesar la actividad cardiaca, la circulación sanguínea y la respiración se restauran artificialmente, se administran una serie de medicamentos para proteger el cerebro de la falta de oxígeno y se comienza un enfriamiento rápido, que lo protege aún más. El objetivo es mantener el cerebro mientras se efectúa el procedimiento de “hibernación”. (Figura 3)

Este es el método de estabilización del componente físico de la mente humana por períodos prácticamente ilimitados de tiempo. El procedimiento consiste en la sustitución de parte del agua en las células con una mezcla de productos químicos que impiden la formación de hielo. Los riñones se han recuperado totalmente después de la exposición a sustancias químicas similares según estudios publicados (5). La formación de hielo se evita ya que contiene aristas que pueden cortar los tejidos y los componentes celulares a nivel nanométrico.

Sobre la base de los notables progresos realizados en investigación en bancos de órganos convencionales, se cree que la preservación demostrable y reversible del cerebro humano es un objetivo médico que se lograría en el curso de la vida natural de la mayoría de las personas que viven actualmente (5).

Posible procedimiento para un viaje espacial

Estabilización

Una vez es detenida la actividad cardiaca, se introduce el cuerpo en un baño de agua con hielo y se restauran artificialmente la circulación sanguínea y la respiración a través de un resucitador cardiopulmonar (HLR, Heart Lung Resuscitator). El HLR, o "golpeador", es un dispositivo mecánico que se utiliza en la medicina de emergencia para realizar la reanimación cardiopulmonar (CPR). En criónica se usa el término CPS (soporte cardiopulmonar) en lugar de CPR debido a que la intención es proporcionar apoyo a la vida, no la resucitación cardiaca.

También se restauran las vías intravenosas y se administran medicamentos protectores. El tratamiento es similar a los procedimientos utilizados por los cirujanos de trasplantes para soportar la vida en los órganos que son transportados de un sitio a otro, excepto que los procedimientos de la criónica se aplican en todo el cuerpo; actualmente, los estudios han demostrado que los animales enteros pueden sobrevivir hasta tres horas de almacenamiento en frío usando la tecnología médica existente. Incluso, pueden sobrevivir durante períodos más largos si se hace circular continuamente la solución de conservación. (6)

Perfusión crioprotectora

Posteriormente, los principales vasos sanguíneos son conectados a un circuito de perfusión (en fisiología, el proceso de un agente como transportador de sangre a un lecho capilar en un tejido biológico). La palabra se deriva del término francés "perfusor", que significa "verter sobre” o “a través de”. La solución crioprotectora será entonces la encargada de vitrificar el cuerpo sin pasar por el congelamiento.

Los puntos preferidos de acceso vascular son la arteria aórtica y la aurícula derecha del corazón, a la que se accede por medio de cirugía toráxica (esternotomía mediana). Tradicionalmente, las personas en neuropreservación han sido tratadas con este mismo procedimiento. En el año 2000 se inició el tratamiento de cuerpos en neuropreservación accediendo directamente a las arterias carótidas y vertebrales. Esto requiere una intervención quirúrgica delicada de la columna vertebral debido a que las arterias vertebrales se encuentran dentro de ella. (Figura 4)

Posteriormente se hace circular una base de perfundido a través del cuerpo a una temperatura cerca a los 0°C durante varios minutos. Esto hace desaparecer cualquier sangre restante. A continuación, la concentración de crioprotector se aumenta linealmente durante dos horas hasta la mitad de la concentración final. Esta introducción lenta minimiza el estrés osmótico y da tiempo para que la concentración de crioprotector se equilibre dentro y fuera de las células. Finalmente, se efectúa un rápido aumento hasta llegar a la concentración final, la cual se adquiere hasta que la concentración del flujo venoso sea igual a la concentración objetivo (en aproximadamente una hora). (6)

Enfriamiento

Después de la perfusión del crioprotector, los órganos se enfrían bajo control de la computadora a través de unos ventiladores de nitrógeno circulante a una temperatura cercana a -125 °C. El objetivo es enfriar todas las partes del cuerpo por debajo de -124 °C (la temperatura de transición vítrea) lo más rápidamente posible para evitar cualquier formación de hielo. Esto requiere aproximadamente tres horas, al final de las cuales se habrá "vitrificado" el cuerpo (llegando a un estado libre de hielo). Finalmente, el cuerpo se enfría con nitrógeno líquido a -196 °C durante aproximadamente dos semanas. (6) (Figura 5)

Cuidado durante el viaje espacial

Para el largo viaje, los cuerpos se almacenarían en nitrógeno líquido a una temperatura de -196 °C, el cual se mantiene en termos al vacío y se utiliza porque es barato y fiable.

La vida y la muerte no son estados binarios "on-off". Para las células, los órganos y las personas, la muerte es un proceso, no un evento.

Por ejemplo, se cree comúnmente que el cerebro "muere" después de cinco minutos sin oxígeno a temperatura normal del cuerpo. Esto es un mito.

Los cerebros se han revivido después de una hora de paro cardiaco y las células de un cerebro humano se han recuperado después de cuatro y hasta de ocho horas de muerte clínica a temperatura normal. Lo que realmente sucede es que después de cinco minutos sin oxígeno se producen cambios químicos en el cerebro que hacen que los vasos sanguíneos se hinchen cuando se restaura la circulación. Sin intervenciones especiales, esta hinchazón finalmente detiene el flujo de sangre, lo que resulta en la muerte de todas las células cerebrales horas más tarde. En términos prácticos, se puede decir que un cerebro privado de oxígeno durante más de cinco minutos por lo general está condenado a morir en cuestión de horas. Pero no es lo mismo que estar muerto. (7) (Figuras 6 y 7)

En última instancia, la diferencia entre la vida y la muerte de una célula, un órgano o un organismo se reduce a la diferencia en cómo los átomos están dispuestos en su interior. Por lo tanto, parece cierto que la medicina

del futuro, capaz de realizar el diagnóstico y la reparación a nivel molecular, también será capaz de resucitar a la gente después de períodos largos de “hibernación”, más largos de lo que la medicina puede hoy en día. La

cantidad de memoria y la personalidad que sobrevivirían a la reparación y cicatrización no se conocen actualmente, pero es la esperanza hoy en día para realizar viajes espaciales de grandes trayectos. 

Conclusiones

Así las cosas, si deseamos efectuar un viaje tripulado al planeta Marte o adentrarnos un poco más allá en nuestro sistema solar y sin haber reanimado al primer humano en estado de hibernación, no se dispone de otra opción, al menos hasta el día de hoy, que apresurar las investigaciones médicas y nanotecnológicas para confirmar o no la suposición de que dicho procedimiento no causa daño significativo en el cuerpo humano. En caso de ser positivo, sería menester el que uno de los tripulantes, o en su defecto una inteligencia artificial, esté disponible llegando la nave a su destino para empezar el proceso de reanimación. Por lo pronto, bien podemos decir “amanecerá y veremos”.

REFERENCIAS

(1). EFE REDACCION SDP NOTICIAS. Disponible en: http://www.sdpnoticias.com/sorprendente/2011/02/17/. Consultado junio 2016.

(2). Efe. Washington. , Disponible en: http://www.larazon.es/historico/5682., Consultado junio 2016.

(3). What is Cryonics. Disponible en:http://www.alcor.org/AboutCryonics/index.html., Consultado e junio 2016.

(4). De Wolf, Aschwin. Cryonics Without Repair, Why Reversible Cryopreservation Matters. Cryonics. 2013; 34(8):, 11-13.

(5). De Wolf, Aschwin. The case for brain cryopreservation. Cryonics. 2014; 35(1): 5-9.

(6). Baldwin, Catherine. Suspended Animation. Cryonics: publicacion cientifica.2015; 36(4):6-8.

(7). Best, Ben. Effects of temperature on preservation and restoration of cryonics patients. Cryionics: publicacion cientifica. 2013;34(7):13-16.

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