Vetenskapen kring kryonik

Förra månaden, den New York Times publicerade en förstasidesartikel Och om Kim Suozzi och hennes beslut, vid 23 års ålder, att få sin hjärna kryokonserverad efter att ha fått veta att hon hade terminal cancer. Hennes förhoppning var att kunna bevara biologisk information som en dag skulle kunna användas för att återställa hennes sinne, en praxis som kallas kryonik. Michael Hendricks publicerade därefter en kritik av detta koncept i MIT Technology Review I (se The False Science of Cryonics). Medan hans artikel främst fokuserar på hypotetisk hjärnuppladdning till datorer, har han och andra tagit upp en spännande fråga: kan vilken teknik som helst, även i princip, bevara de unika egenskaperna hos en individs sinne?

En rundmask kläcker larver efter att ha kryokonserverats.

Vi är överens om att det finns mer i sinnet än de synaptiska kopplingarna mellan neuroner. De exakta molekylära och elektrokemiska egenskaperna i hjärnan som ligger till grund för det medvetna sinnet förblir långt ifrån fullständigt utforskade. Men tillgängliga bevis ger stöd för möjligheten att hjärnfunktioner som kodar minnen och bestämmer beteende kan bevaras under och efter kryokonservering.

Kryokonservering används redan i laboratorier över hela världen för att underhålla djurceller, mänskliga embryon och vissa organiserade vävnader under perioder så långa som tre decennier. När ett biologiskt prov kryokonserveras tillsätts kryoskyddande kemikalier som DMSO eller propylenglykol och vävnadens temperatur sänks till under glasövergångstemperaturen (vanligtvis cirka -120 oC). Vid dessa temperaturer bromsas molekylära aktiviteter effektivt med mer än 13 storleksordningar stoppa biologisk tid .

Forskare försöker bevara hela organ vid ultralåga temperaturer. Djurnjuren till vänster fryses vid -140 oC, medan njuren till höger bevaras i ett glasliknande tillstånd som kallas förglasning.

Även om ingen förstår varje detalj i någon cells fysiologi, kryokonserveras celler av praktiskt taget alla tänkbara slag framgångsrikt. På samma sätt, även om den neurologiska grunden för minne, beteende och andra egenskaper hos en persons identitet kan vara häpnadsväckande komplex, är förståelsen av denna komplexitet ett problem till stor del oberoende av att kunna bevara den.

Direkta bevis på att minnen kan överleva kryokonservering kommer från spolmasken Caenorhabditis elegans , själva djurmodellen som diskuteras i Hendricks svar. I årtionden C. elegans har vanligen kryokonserverats vid flytande kvävetemperaturer och senare återupplivats. I år publicerade en av oss fynd som använde en analys för minnen av långvariga luktämnen präglade associationer. C. elegans behålla inlärda beteenden som förvärvats före kryokonservering . På samma sätt har det varit visad att långsiktig potentiering av neuroner, en minnesmekanism, förblir intakt i kaninhjärnvävnad efter kryokonservering.

Reversibel kryokonservering av stora mänskliga organ, såsom hjärtan eller njurar, är svårare än att konservera celler men är ett aktivt forskningsområde med viktiga folkhälsofördelar, eftersom det kraftigt skulle öka tillgången på organ för transplantation. Forskare har gjort framsteg på detta område, framgångsrikt kryokonservering och senare transplantation av får äggstockar och råtta lemmar , och rutinmässigt återhämta kanin njurar efter kylning till -45 °C . Ansträngningar för att förbättra dessa teknologier ger indirekt stöd för idén att hjärnan, precis som alla andra organ, kan kryokonserveras tillräckligt med nuvarande metoder eller metoder under utveckling.

För dem som hoppas kunna bevara och återställa sinnets unika informationskodande egenskaper är en nyckelfråga när denna information faktiskt går förlorad efter hjärtstopp. Det framgår tydligt av exempel på akut återupplivning att informationsförlust inte sker i det ögonblick som hjärt- eller hjärnaktiviteten upphör, utan när livets kemi eller struktur blir oåterkalleligt skadad – ofta betydligt efter att klinisk död har fastställts. Till exempel, fastän hjärnaktiviteten avbryts vid temperaturer under 18 °C , innehåller den medicinska litteraturen många fall av personer som har överlevt djup hypotermi utan permanent hjärnskada. I ett känt exempel var den svenska radiologen Anna Bågenholm instängd under is under en skidolycka och sedan återupplivad efter att ha ansetts vara kliniskt död i mer än två timmar.

Vissa kirurgiska ingrepp förlitar sig också på avsiktligt stoppa hjärnaktivitet med hjälp av hypotermi. En av författarnas institutioner genomför en Försvarsdepartementet finansierad klinisk prövning för att inducera djupgående hypotermi (kroppstemperaturer under 10 ° C) hos kritiskt skadade traumaoffer, effektivt stänga av hjärnan och starta om den senare för att köpa tid för att rädda patientens liv.

Det är lätt att avfärda kontroversiella praxis som kryonik och överskugga forskningen kring dem, men vi bör komma ihåg och till och med respektera att rådande åsikter ofta visar sig vara felaktiga, och att det som är omöjligt nu kan vara möjligt i framtiden. Till exempel ignorerades Ignaz Semmelweis, bakterieteorins fader, allmänt när han på 1800-talet föreslog att sjuksköterskor och läkare skulle tvätta händerna innan de behandlade patienter. Även i dag, läkare är ofta felaktiga när man förutsäger utfall i livets slutskede.

Cryonics förtjänar en öppen diskussion, liksom vanliga ansträngningar att förstå medvetandets natur, bevara mänsklig vävnad och organ för livräddande transplantationer och rädda kritiskt skadade patienter genom att förstå gränserna mellan biologiskt liv och död.

David W. Crippen är professor vid institutionerna för Critical Care Medicine och Neurological Surgery, University of Pittsburgh.

Robert J. Shmookler Reis är professor vid institutionerna för geriatrik, biokemi och molekylärbiologi och farmakologi/toxikologi vid University of Arkansas för medicinska vetenskaper.

Ramon Risco är professor i teknik och chef för CryoBioTech Cryobiology Laboratory, University of Sevilla, och senior fysiker vid National Accelerator Centre, Spanien.

Natasha Vita-More är professor och ordförande för forskarstudier vid University of Advancing Technology.

Dölj