Себастьян Сеунг - Коннектом. Как мозг делает нас тем, что мы есть

Рассуждая в более практической плоскости, можно рассматривать алькоровский вопрос как предельный вариант того вопроса, который часто задают в больницах. Друзья и близкие пациента, лежащего в коме, хотят знать: очнется ли он когда-нибудь? Подобно мозгу коматозника, мозг клиента «Алькора» тоже поврежден. И тот, и другой случай размывают грань между жизнью и смертью. Каковы же принципиальные ограничения, мешающие вернуть жизнь поврежденному мозгу? И снова для корректного ответа на вопрос нам нужно будет обратиться к коннектомам.

Процедуры, используемые в «Алькоре», основаны на методиках криобиологии. Возможно, вам известно, что врачи, занимающиеся проблемами бесплодия, замораживают сперму, яйцеклетки и эмбрионы для последующего использования. Банк крови порой годами хранит кровь редких групп для грядущего переливания. Классический метод такой заморозки – медленное и постепенное понижение температуры (скажем, на градус в минуту). Охлаждаемые клетки предварительно погружают в глицерин или какой-нибудь другой криозащитный агент, чтобы увеличить долю клеток, которые переживут заморозку. Метод далек от совершенства. Сперматозоиды выживают лучше всего; яйцеклетки и эмбрионы справляются с такими условиями хуже. Криобиологи не прочь научиться замораживать органы целиком, ведь это расточительство – выбрасывать донорский орган лишь из-за того, что в данный момент трансплантация почему-либо невозможна.

К методу медленной заморозки специалисты пришли, по большому счету, путем ряда проб и ошибок. Чтобы усовершенствовать метод, криобиологи с давних пор пытаются выяснить, почему он вообще действует. Не так-то просто разобраться в сложном комплексе явлений, происходящих внутри клеток при охлаждении. Но в одном ученые убеждены: образование льда в клетке ведет к ее гибели. Неизвестно, почему внутриклеточный лед убивает, но криобиологи знают, что нужно всеми силами избегать его возникновения. Медленная заморозка должна охлаждать клетки так, чтобы вода снаружи них замерзала, превращаясь в лед, а вода внутри них – нет.

Как такое возможно? Если вы живете в холодном климате, то наверняка видели, как на тротуары сыплют соль во время зимних снегопадов. Благодаря этому не образуется лед (и люди не падают, поскользнувшись на нем), так как соленая вода замерзает при более низкой температуре, нежели вода чистая. Чем выше концентрация соли, тем ниже точка замерзания получающегося раствора. Когда клетки охлаждают медленно, вода постепенно высасывается из них под действием силы, именуемой осмотическим давлением. Вода, остающаяся в клетке, становится при этом всё солонее и солонее, а значит, всё лучше сопротивляется оледенению. Однако если температуру понижать чересчур быстро, содержимое клеток не успевает стать достаточно соленым и замерзает – с гибельными последствиями.

Медленная заморозка – не такая уж безвредная процедура, ведь она заменяет лед повышенной соленостью. Последняя не смертельна, однако все равно наносит ущерб клеткам, и добавки вроде глицерина дают лишь частичную защиту. Поэтому некоторые исследователи отказались от медленной заморозки. Вместо этого они охлаждают клетки при особых условиях, когда жидкая вода обращается в довольно экзотическое – витрифицированное (стеклянистое) состояние. Вещество в таком состоянии является твердым, но при этом не кристаллическим. Молекулы воды остаются неупорядоченными, они не уложены в кристаллическую решетку, свойственную льду.

Обычно витрификация требует сверхбыстрого охлаждения. Это осуществимо для отдельных клеток, но не для целых органов. Впрочем, можно заставить воду витрифицироваться даже при низких темпах охлаждения, если добавить в нее раствор с чрезвычайно высокой концентрацией криозащитных веществ. Специалисты, изучающие процессы оплодотворения, уже применяют такую процедуру для яйцеклеток и эмбрионов. Их работа дает обнадеживающие результаты.

Грег Фахи из компании «Медицина XXI века» ( 21st Century Medicine ) уже не первое десятилетие занимается проблемой криоконсервации органов. С помощью электронного микроскопа Фахи исследовал витрифицированные биологические ткани. Судя по всему, процесс витрификации защищает клеточные структуры, почти не нанося ущерба мембранам. Но, к сожалению, витрифицированные органы уже который год не выдерживают главное испытание: после нагрева до нормальной температуры и пересадки они не оживают и не функционируют. Недавно группа, возглавляемая Фахи, продемонстрировала впечатляющее достижение: предварительно витрифицированная почка, пересаженная подопытному кролику, прослужила несколько недель. Вдохновленная успехами Фахи, компания «Алькор» теперь начала применять витрификацию для консервирования трупов своих клиентов.

Но сколько же может храниться такой труп, не портясь? Вы наверняка замечали, что продукты в вашем холодильнике могут лежать лишь ограниченное время. Это не имеет отношения к крионике, поскольку температура жидкого азота в дьюаре (–196 °C) куда ниже, чем у вас в морозилке. Скорее уж температура в таком сосуде ближе к минимальной достижимой в природе температуре, составляющей –273 °C (это так называемый «абсолютный ноль»). Низкая температура консервирует, поскольку замедляет химические реакции – превращения, меняющие атомную структуру молекул. Экстремальный холод, обеспечиваемый жидкий азотом, почти полностью останавливает химические реакции. Молекулы покойника не меняются, если только на них не попадут космические лучи или какое-то другое ионизирующее излучение. Но такие столкновения редки. По оценке физика Петера Мазура, клетки могут продержаться в жидком азоте тысячи лет. Да, часы для клиентов «Алькора» по-прежнему тикают, но у этих покойников есть по меньшей мере несколько тысячелетий в запасе, прежде чем их время истечет.

Впрочем, существует более глубинная проблема. Все клиенты «Алькора» перед витрификацией уже были мертвы в течение нескольких часов или даже дней. Но ведь такая смерть по определению необратима? Как же тогда удастся их воскресить?

Необратимость действительно является основной частью нашего определения смерти. Поэтому само определение становится несколько шатким. Понятие необратимости привязано ко времени, оно зависит от доступных на данный момент технологий. То, что сегодня необратимо, в будущем может стать обратимым. На протяжении почти всей истории человечества человек считался умершим, когда прекращалось его дыхание и сердцебиение. Но теперь такие изменения иногда оказываются обратимыми. Сейчас можно возвращать дыхание, вновь запускать сердце или даже заменять больное сердце здоровым.