15 безумных изобретений прошлого

Крионика – это игра с малыми шансами, но с колоссальным джекпотом. Консервируя свои тела в жидком азоте, крионавты надеются на то, что их воскресят технологии далекого будущего. Однако качественная консервация с прицелом на будущее требует применения весьма продвинутых технологий настоящего.

Журналистская этика требует, чтобы в статьях на спорную тематику всегда присутствовало более одной точки зрения. Крионика — одно из самых спорных направлений практической деятельности, в котором многие наотрез отказываются признать науку. Поэтому, чтобы исполнить свой профессиональный долг, начнем со скептической части.

Возможность оживления замороженного человека с помощью технологий будущего не может быть гарантирована на 100%. Ни одна уважающая себя криофирма не подпишется под обещанием оживить пациента через какое-то количество лет.

По мнению Евгения Александрова, главы комиссии по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований, крионика «не имеет под собой никакой научной базы» и эксплуатирует человеческий страх перед смертью. По утверждению Александрова, «никто даже не знает, как нужно правильно хранить криопациентов», так как никого никогда не удавалось оживить.

Cтарший научный сотрудник лаборатории функциональной нейрогеномики Института цитологии и генетики СО РАН Пётр Меньшанов считает, что технологии заморозки не отработаны, и поэтому люди «платят просто за погребение в жидком азоте». Меньшанов отмечает, что при заморозке, мембраны клеток разрушаются, и жидкость не может быть заменена раствором криопротектора в каждой клетке организма.

И исследования в области крионики, и бизнес по сохранению тел криопациентов опираются на веру в то, что самые перспективные технологии сегодняшнего дня получат достойное развитие. Речь идет о выращивании органов и создании их искусственных аналогов, о нанотехнологиях в медицине, о моделировании сознания. Такая позиция дает достаточно простора для скепсиса, поэтому найти критические замечания в адрес крионики не составит ни малейшего труда.

Перфузия - Раствор криопротектора подается в сонную артерию с помощью насоса и выходит через яремную вену. Процесс перфузии при нейросохранении занимает около двух часов. Одновременно тело пациента охлаждается и водится в гипотермию. На фото — демонстрационный манекен.

Однако далеко не все скептики знают, насколько сложно сохранить организм, не повредив его, и какие продвинутые технологии стоят за этим процессом. С этими методами связаны вполне осязаемые достижения сегодняшнего дня, такие как хранение спермы с возможностью оплодотворения спустя 20 лет после консервации или заморозка человеческих эмбрионов размером от нескольких десятков до нескольких сотен клеток с последующим возвратом к жизни.

Медицинский роликовый насос для перфузий позволяет точно контролировать скорость течения раствора. Превышение допустимого давления может привести к повреждению сосудов.

Процесс, а не результат

Для того чтобы задумываться о временной приостановке и последующем восстановлении жизни, необходимо глубокое понимание смерти. Понимание того, что умирание — это не единовременное событие, а растянутый во времени процесс, состоящий из нескольких стадий, дало возможность множеству пациентов вернуться к жизни после клинической смерти в результате реанимационных процедур.

Манометр помогает специалистам постоянно отслеживать давление в кровеносной системе. Резкий скачок давления указывает на наличие тромба или иного повреждения, которое можно оперативно устранить.

Собственно клиническая смерть характеризуется остановкой сердца, прекращением дыхания, исчезновением внешних признаков жизни. При отсутствии циркуляции крови кислород перестает поступать к клеткам тканей и органов. К сожалению, наиболее чувствительны к аноксии (отсутствию кислорода) клетки центральной нервной системы, в частности коры головного мозга и подкорковых структур.

При диагностировании клинической смерти у врачей, как правило, остаются считанные минуты для того, чтобы провести реанимационные мероприятия. Однако в некоторых случаях продолжительность клинической смерти может увеличиваться до нескольких десятков минут. Один из таких случаев — гипотермия, снижение температуры тела (как правило, до 20−25°С), замедляющее биологические процессы. Гипотермию используют в хирургии для проведения некоторых операций, требующих остановки сердца.

С помощью шприца забираются пробы раствора из яремной вены. Когда концентрация пробы совпадает с концентрацией подаваемого раствора, считается, что произошло насыщение клеток криопротектором.

При прекращении биоэлектрической активности мозга констатируется смерть мозга. Реанимационные мероприятия прекращаются, и человек признается мертвым, в том числе и с юридической точки зрения. Что происходит в клетках органов, тканей и мозга в этот момент?

Разные ткани проявляют различную степень устойчивости к аноксии. Сердце может протянуть до двух часов после биологической смерти, почки и печень — до четырех часов, мышцы и кожа — до шести, а кости — до нескольких суток. Наименьший запас прочности имеет головной мозг, но и его клетки не умирают одновременно, все разом.

Раствор криопротектора подготавливается в нескольких концентрациях. Сначала подается наименее концентрированный раствор, затем, по мере насыщения, – более концентрированный.

Клетка — это биологический механизм, который постоянно расходует энергию, вырабатываемую за счет окислительных процессов. С прекращением поступления энергии клетка перестает восстанавливаться и реагировать на внешние стимулы. Постепенно нарушается проницаемость плазматической мембраны, изменяется концентрация ионов, происходит набухание органелл и разрыв их мембран.

Получается, что в течение некоторого времени после биологической смерти многие клетки мозга остаются живыми, а некоторые умирают, но сохраняют большую часть своих структурных элементов. По сути, вся крионика основывается на предположении о том, что максимально бережное сохранение физической структуры мозга позволит перенести в будущее личность пациента.

Рефрактометр – это оптический прибор, измеряющий показатель преломления раствора. По показателю преломления можно судить о концентрации раствора. С помощью прибора измеряется концентрация при приготовлении раствора и при взятии проб из яремной вены.

Вполне логично полагать, что личность человека определяется его воспоминаниями — точнее, содержимым долговременной памяти. Известно, что процессы мышления и запоминания определяются связями между отдельными нейронами, порой отстоящими весьма далеко друг от друга. В 2009 году Национальным институтом здоровья США был начат проект «Коннектом человека» (по аналогии с геномом), направленный на картографирование нейрональных связей.

Основные теории памяти так или иначе подразумевают, что формирование данных связей зависит от изменения физических структур мозга. Синаптическая теория предполагает, что при запоминании изменяется проводимость синапса (контакта между двумя нейронами). Это связано с активацией дополнительных белковых рецепторов, изменением химических характеристик синаптической мембраны и даже увеличением диаметра синапса. Биохимические теории утверждают, что носителями долговременной памяти могут быть белки, пептиды, ДНК или РНК.

Криодепозитарий «КриоРуса» под Сергиевым Посадом. В двух дьюарах содержится 13 криопациентов, сохраненных по технологии full-body (полное тело), и полтора десятка клиентов на нейросохранении.

Крионисты не обещают сохранить мозг в первозданном виде, без малейших повреждений. Но медицинская практика говорит о том, что травматические повреждения мозга вовсе не всегда приводят к потере памяти. Кроме того, есть надежда, что в будущем наномедицина позволит восстанавливать незначительно поврежденные клетки, возвращая их к жизни.

Остекленевшая память

Среди ученых, экспериментирующих с замораживанием организмов с целью продления жизни, немало известных имен: чего стоят только Антони ван Левенгук и Роберт Бойль. Однако до первой половины прошлого века эти попытки оставались безуспешными. К сожалению, холод разрушает клетки.

Основная опасность возникает в момент замерзания внеклеточной воды, которое приводит к обезвоживанию клеток. С образованием льда уменьшается количество свободной воды, поэтому концентрация растворенных в этой воде веществ повышается. Образуется осмотическое давление, которое выводит воду из клеток через мембрану, приводя в конечном итоге к нарушению структуры белков.

Висящие под потолком флаги представляют часть стран, пациенты из которых доверили свою судьбу «КриоРусу». Среди них Нидерланды, Италия, Япония, США, Израиль, Эстония, Украина.

Также возможно образование внутриклеточного льда. В воде, содержащейся внутри клетки, растворены соли, которые препятствуют полному превращению воды в лед вплоть до температур, близких к -40°С. Благодаря этому защитному свойству цитоплазма остается жидкой даже в серьезные морозы. Однако при приближении к критической температуре вода все же кристаллизуется, разрушая клетку.

В начале XX века швед Линдфорсс и русский ботаник Максимов провели успешные эксперименты по замораживанию фрагментов живых тканей с применением глицерина. Были открыты криопротекторы — вещества, препятствующие образованию льда и защищающие клетку от разрушения при охлаждении. К проникающим криопротекторам, способным проходить через клеточную мембрану, относятся глицерин, диметилсульфоксид, этиленгликоль и ряд других веществ. В современные составы входят дополнительные компоненты, позволяющие им проникать сквозь гемато-энцефалический барьер, разделяющий кровеносную и центральную нервную системы и препятствующий попаданию токсинов из крови в мозг.

Контейнер, заполненный сухим льдом, служит временным пристанищем для криопациентов перед помещением в дьюар.

Криопротекторы замещают собой внутриклеточную воду, а также связывают оставшуюся воду, препятствуя образованию центров кристаллизации. При температуре ниже -130°С происходит витрификация, или стеклообразование: переход раствора в аморфное состояние. В этом «стекле» застывают пространственные структуры макромолекул белков, что важно для сохранения памяти.

Дело техники

При констатации биологической смерти важно как можно скорее охладить криопациента до состояния глубокой гипотермии (несколько градусов выше ноля), чтобы замедлить биохимические процессы, в том числе некроз клеток. Одновременно приступают к перфузии — насыщению клеток раствором криопротектора через кровеносную систему.

Вакуумная система сосудов Дьюара практически герметична. Для поддержания необходимого давления между стенками насос включается с периодичностью примерно два раза в месяц.

Раствор в несколько этапов, с постепенным повышением концентрации закачивается через сонную артерию, замещая кровь. Специалисты следят за давлением раствора: превышение допустимого уровня приведет к повреждению сосудов, а резкий скачок давления укажет на тромб, который можно устранить. Заполнив сосудистую сеть, раствор выходит через яремную вену. Концентрация раствора на выходе указывает на степень завершенности процесса: если она такая же, как и на входе, значит, насыщение уже произошло.

Перфузия головы занимает около двух часов, насыщение тела может занять от четырех до шести часов. «Большинство пациентов уже сейчас понимает, что наиболее перспективна технология нейросохранения, то есть консервация только головы, — говорит убежденный трансгуманист Данила Медведев. — С одной стороны, эта процедура протекает намного быстрее и потому дает больше шансов сохранить структуру мозга, память, личность. С другой стороны, уже сегодняшний уровень развития технологий позволяет судить о том, что медицина будущего позволит создать для пациента новое тело, вместо того чтобы восстанавливать старое и больное».

Понятие смерти не раз менялось с течением времени. Согласно ожиданиям крионистов, оно изменится и в будущем: окончательной будет считаться «информационная смерть», после которой будет невозможно восстановить данные об особенностях организма, чтобы частично или полностью воссоздать его заново.

Один из самых ярких опытов провели реаниматологи из Университета Питтсбурга в 2005 году. Они погрузили собак в состояние клинической смерти на три полных часа, после чего вернули их к полноценной жизни. Подопытным полностью слили кровь, заменив ее на охлажденный физраствор, насыщенный кислородом и глюкозой. У собак остановились сердца и исчезла электрическая активность мозга. Спустя три часа ученые вернули животным кровь, согрели их и запустили сердца с помощью дифибриллятора. Некоторые собаки погибли, но большинство вернулось к полноценной жизни.

Исследования в данном направлении привлекли пристальное внимание, а затем и финансирование DARPA. В будущем технология приостановки жизнедеятельности поможет спасать людей, например критических пациентов, находящихся вдали от клиники и нуждающихся в длительной транспортировке, или солдат на поле боя, умирающих от потери крови.

По завершении перфузии криопациент транспортируется в хранилище в контейнере с сухим льдом и погружается в жидкий азот для длительного хранения при температуре -196°С. На сегодняшний день это самый надежный способ консервации, не требующий постоянного внимания и наличия электричества.

Дьюары криодепозитария представляют собой двуслойные композитные баки. Пространство между внешней и внутренней стенкой дьюара (20−30 см) заполнено перлитом (вулканическая горная порода), из него откачан воздух. Вакуум между стенками поддерживается насосом, который включается примерно раз в две недели. Приблизительно раз в месяц в дьюар доливается жидкий азот (около сантиметра по уровню). В перспективе планируется создать замкнутую систему, включающую машину по сжижению испаряющегося азота и независимую энергоустановку на солнечных батареях. «Есть причины, по которым пациентов лучше хранить при температуре -130, а не -196°С. Мы уже разрабатываем аппарат для хранения в газовой среде (как в холодильнике) с системой компьютерного управления и дозированной подачи жидкого азота», — делится планами Данила Медведев.

Кроме российской фирмы «КриоРус» в мире существуют две компании, обладающие собственными криохранилищами. Это Alcor Life Extention Foundation (США, штат Аризона) и «Институт крионики» (США, штат Мичиган). В ближайшее время ожидается открытие хранилищ в Швейцарии и Китае.

Количество в качество

Несколько лет назад в мире существовало три криофирмы с собственными хранилищами: две в США и одна в России. Число криопациентов приближалось к отметке в 300 человек, из них в нашей стране были сохранены 41.

Если признать шансы на «воскрешение» ненулевыми, то их увеличение прямо зависит от распространения идеи крионики, ее интеграции в научный процесс, культурный контекст, правовые нормы. К примеру, введение крионирования в клиническую практику позволит погружать пациента в гипотермию и приступать к перфузии сразу после наступления биологической смерти, что существенно повысит шансы на сохранение структуры мозга. Развитие законодательной базы, в частности введение ответственности за нарушение работы криодепозитария, поможет пациентам дожить до долгожданного прорыва в медицине. Наконец, элементарное просвещение позволит избежать ситуаций, когда родственники препятствуют воле людей, желающих крионироваться.

Вкупе с неугасающим интересом к смежным научно-практическим областям, таким как трансплантология, эмбриология, реаниматология и нанотехнологии, это вселяет надежду на то, что первые криопациенты если и не обретут вечную жизнь, то как минимум послужат науке.

Сергей Апресов