Одним из направлений работ в рамках соглашения между Роскосмосом и Институтом медико-биологических проблем (ИМБП) РАН является изучение возможности погружения экипажа космической миссии в состояние искусственного сна. Заместитель директора по научной работе ИМБП, профессор, доктор мед. наук Юрий Бубеев в статье, написанной для журнала «Русский космос», рассказывает об известных на сегодня методах гибернации.
Уже не фантастика?
Наверное, многие авиапассажиры при длительном трансконтинентальном перелете завидовали тем редким уникумам, которые ухитрялись, проспав весь полет, проснуться бодрыми и свежими. Экипаж воздушного судна, в свою очередь, был бы счастлив везти спящих пассажиров, которых не нужно кормить, поить, которые не пристают с претензиями, не создают очереди в туалет и не бродят по салону. Задача авиаконструкторов также упростилась бы за счет снижения массогабаритных параметров лайнера.
Все сказанное актуально и по отношению к длительным межпланетным миссиям, которые для космонавтов означают тягостное для психики пребывание в очень ограниченном пространстве с одними и теми же людьми, а для создателей космической техники – трудноразрешимые технические проблемы. Как и при долгих перелетах на самолете, в таком путешествии было бы приятнее (и безопаснее, как показывают исследования) просто спать глубоким сном и проснуться непосредственно перед посадкой на другую планету.
Доставка грузов и людей в космос остается невероятно дорогим удовольствием. А если предположить, что космонавт находится в состоянии, когда обмен веществ снижен? Тогда ему потребуется минимум места и ресурсов для жизни. Это существенно снизит вес и размеры обитаемого модуля, что в конечном итоге приведет к значительному сокращению необходимой для обеспечения жизнедеятельности полезной нагрузки.
Многие читатели наверняка смотрели фильм «Пассажиры», где во время межпланетного перелета люди пребывают в капсуле, накачанной неким газом. Система искусственного интеллекта вводит нужные препараты, когда это необходимо, – и человек выходит из анабиоза. Подобным образом может выглядеть перспективная система гибернации (от англ. Hibernation – «зимняя спячка»; в данном случае состояние человека, погруженного в искусственный сон на длительное время) для будущих полетов на Марс и другие планеты.
Концепция гибернации для межпланетных полетов зародилась из различных источников: от общих представлений о космических путешествиях в научной фантастике до редких научно задокументированных историй о выживании человека в экстремальных условиях (альпинисты, полярники, моряки, заблудившиеся туристы и др.).
«Тумблер» спячки
Методические подходы, с которыми в настоящее время работают исследователи по всему миру, можно свести к следующим основным группам.
Один вариант – это создаваемая по специальной медицинской технологии гипотермия (от др.-греч. ύπο «снизу, под» + θέρμη «тепло», переохлаждение) и возникающее в результате замедление обмена веществ. Несколько десятилетий этот метод применяется к пациентам с травмами в критических состояниях и тем, кому предстоят серьезные операции. Есть специальные методики гипотермии, чтобы снизить метаболизм пострадавших и тем самым выиграть время.
Другой подход, по которому интенсивно ведутся исследования: создание фармакологических препаратов для введения человека в искусственное гипобиотическое состояние (синтетический гипобиоз). Эти вещества используются при осуществлении длительных операций, в том числе совместно с гипотермией.
Особенности гипобиоза изучаются достаточно глубоко и разносторонне, однако наука до сих пор не располагает ключевым «фундаментальным фактом», знанием базового механизма, который позволил бы создать воспроизводимую и безопасную технологию для использования в практике. Ряд проблем носит чисто медицинский характер. Каким способом лучше всего безопасно вводить здоровых людей в состояние спячки? О терапевтической гипотермии в операционной хорошо известно, но эти технологии абсолютно непригодны для автономного космического полета. Эта область пока остается неизученной.
Сон по внутренней команде
Академик В. В. Парин, возглавлявший наш институт вскоре после его создания, предложил термин «искусственный гипобиоз». Идея состоит в том, чтобы экипаж корабля при транзитных фазах космического перелета находился в искусственно созданном сноподобном состоянии. Как показано в ряде исследований, это позволит снизить метаболизм, повысить невосприимчивость организма к воздействиям различной природы, в том числе космической радиации, ограничить влияние гипомагнитного фактора, гипокинезии, перераспределения крови, психологического напряжения и др.
В таком виде проведение экспедиции может оказаться намного более простым делом, чем если обеспечивать экипаж тоннами грузов на протяжении примерно полутора лет, необходимых, например, для полета к Марсу и обратно. По предварительным прикидкам, периодическое «выключение» экипажа позволит снизить общую массу корабля на 50–70 %, сократить время полета, обеспечить более надежную защиту от радиации, благодаря замедлению обмена веществ.
Наиболее выигрышно это может быть использовано именно при транзитных фазах космической миссии, когда можно проводить ротацию членов спящего экипажа и пробуждать некоторых космонавтов для несения дежурства на критических участках.
Как свидетельствуют исследования ряда авторов, в том числе и сотрудников ИМБП РАН, механизм погружения в состояние гипобиоза присутствует, видимо, у каждого человека, но заблокирован по универсальному биологическому принципу «используй, а то потеряешь» и активируется в крайних жизнеугрожающих ситуациях, о чем говорят научно подтвержденные эпизоды выживания в экстремальных условиях.
Удалось и локализовать этот своего рода «тумблер», который включает и выключает гипобиоз. Им оказалась группа нейронов, расположенных в гипоталамусе. Так как психическая сфера выступает регулятором многих функций организма, в том числе на физиологическом и биологическом уровнях, то изменения в ней могут сказываться на функционировании других систем и органов, которые в данном случае могут рассматриваться как психофизиологические, эмоционально-вегетативные и физиологические корреляты. Поэтому специалисты обратили внимание на ряд психических упражнений, используемых для изменения состояния человека.
Научная лаборатория в предгорьях Тибета
Большой практический интерес представляют практики управления энергообменом организма: как резкое его усиление (выживание при экстремально низких температурах), так и торможение (сноподобное состояние для длительных миссий) методами индукции измененного состояния сознания, что практикуется в ряде психотехник, в том числе в тибетском буддизме.
Широко известны, хотя и до сих пор мало изучены, феномены спонтанного летаргического сна. Сам термин «летаргия» использовал еще Гиппократ. Известный русский ученый-физиолог И. П. Павлов описал клинический случай пациента, который 22 года пролежал в отделении психиатрической больницы в полусонном состоянии без движения, а затем пришел в себя, стал двигаться и говорить. В «Сказке о мертвой царевне и о семи богатырях» А. С. Пушкина главную героиню обманом заставляют съесть отравленное яблоко, которое погружает в глубокий сон до тех пор, пока ее не разбудит суженый. Кстати, «гроб хрустальный», в котором лежит царевна, — практически готовая конструкторская идея капсулы для гибернации.
Исследуя роль психической сферы и ее влияние на энергообмен, мы идем своеобразным широким фронтом для подбора психотехнологий, пригодных для длительных космических полетов. Общепризнанно, что в этой сфере в наибольшей степени преуспел буддизм, оттачивающий свои психотехнологии уже более двух с половиной тысячелетий. Многие техники работы с психической сферой хорошо известны и вошли в арсенал современной психотерапии, составляя ее методическую основу, много психотехнологий остаются малоизученными или вообще не знакомы западной науке.
Очевидно, что наиболее успешное изучение того или иного нового направления возможно при общении с самыми опытными специалистами в предметной области.
Наше несколько необычное научное сотрудничество с главой и духовным лидером тибетского буддизма, лауреатом Нобелевской премии мира началось благодаря главному научному сотруднику нашего института академику РАН С. В. Медведеву, когда группа российских ученых из Института мозга человека имени Н. П. Бехтеревой РАН, МГУ имени М. В. Ломоносова, СПбГУ была приглашена Далай-ламой в его резиденцию в предгорье Тибета, в городе Дхарамсала. Узнав после этого мероприятия, что Далай-лама готов сотрудничать с учеными в рамках совместных исследований измененных состояний сознания монахов традиционными научными методами, мы тоже заинтересовались этим, исходя из своих «космических» интересов, и были включены в исследовательскую группу.
Мы попросили у Далай-ламы дать нам возможность изучить электрическую активность мозга у монахов в процессе различных видов медитаций. В свою очередь, Далай-лама предложил исследовать не изученный западной наукой феномен «посмертной медитации» — тукдам, когда после констатации смерти тело монаха неделями не подвергается разложению.
К исследованию медитации привлекли более ста монахов — наиболее опытных практиков. Радикально повлияло на судьбу проекта решение об организации группы монахов-исследователей. Для этого провели собеседование с желающими и рекомендованными вступить в группу молодыми монахами и выбрали кандидатов — по одному из каждого монастыря, всего восемь человек.
Они были приглашены для обучения и общего ознакомления с физиологическими методами исследования в МГУ, Институт мозга, Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии и в ИМБП для прослушивания цикла лекций по исследованию мозгового обеспечения высшей нервной деятельности и сознания и для овладения практическими навыками работы в условиях лаборатории. Кроме того, для них провели тематические экскурсии в указанных институтах для ознакомления с современным уровнем работы в психофизиологических лабораториях.
Как впоследствии стало ясно, именно этот визит монахов во многом предопределил успех проекта. Впервые были организованы реальные научные подразделения в буддистских монастырях и появилась новая «специальность» — монах-исследователь. Именно на их плечи легла впоследствии вся рутинная работа в лаборатории. Значение этого события трудно переоценить. Если до него научная работа в основном осуществлялась западными визитерами с периодическим использованием монахов как помощников, то сейчас появилась реальная лаборатория с укомплектованным постоянным штатом.
Это, в частности, позволило решить очень сложные проблемы, которые стоят перед каждым западным исследователем в буддистском монастыре, особенно в ситуации закрытия границ. Это сложность контакта с монахами, большинство которых не говорит по-английски. Многие темы для них табуированы. Западные исследователи не знают этикета, ментальных различий, не понимают иерархии ценностей монахов, которые, к слову, не являются однородной группой. Они различаются уровнем и стажем медитативного опыта.
Наиболее интересными для нас являлись практики индукции необычных, измененных состояний сознания. Такие состояния достигались многочасовыми медитациями, сенсорной депривацией, монотонией, глубокой концентрацией. Это было уже ближе к интересующим нас состояниям сознания, благодаря которым человек может изменять скорость метаболизма, вводить себя в определенные ресурсные состояния.
В поисках разгадки
Сейчас мы находимся в начале пути. Но нам уже точно известно, что измененные состояния сознания могут влиять на скорость метаболизма — как значимо ускоряя, так и замедляя его. Наши сотрудники-нейрофизиологи пытаются найти ключ к этому механизму. Наша задача — выйти на такой уровень понимания медитативных технологий буддистских монахов, чтобы применять их в своих научных исследованиях.
У нас имеются данные о картине распределения активности мозга во время разных видов глубоких медитаций. Можно сказать, уже есть некий паспорт этого состояния. При помощи биообратной связи, предъявляя человеку изображение электроэнцефалографии опытного практика, мы можем попросить нашего испытателя, будущего космонавта, постараться так изменить свое внутреннее состояние, чтобы оно соответствовало картине активности мозга монаха.
Идея такого обучения не нова. Весьма наглядно она была продемонстрирована в ряде фильмов, например в «Газонокосильщике».
Мы также ясно отдаем себе отчет, что сами по себе психотехнологии не решат проблему гибернации в длительном космическом полете. Итоговая рабочая технология должна будет включать некую индивидуальную комбинацию нескольких методов. Задача исследователей — найти их наилучше переносимую комбинацию по принципу синергии, взаимного усиления эффекта. Определенные перспективы мы связываем и с использованием ингаляции инертных газов, кстати, тоже одного из направлений, которое зародилось в нашем институте.
Но даже когда будут решены все вышеизложенные вопросы, останется самый главный (видимо, наиболее сложный) и не изученный до сих пор: как повлияет такой период длительного пребывания в состоянии низкого метаболизма на память, работоспособность, когнитивные способности? Он требует самого серьезного исследования. Если удастся решить данный вопрос, это будет самым крупным прорывом последних десятилетий в осуществлении вековой мечты человечества — освоения дальнего космоса.
Материал опубликован в журнале «Русский космос»