Los científicos podrían poner a los astronautas que viajan a Marte en "animación suspendida" mediante ondas sonoras, según sugiere un estudio con ratones.
Los científicos han aplicado ultrasonidos a cerebros de ratones y ratas para dejarlos en estado de hibernación. Según los investigadores, esta técnica podría aplicarse algún día a seres humanos heridos en estado crítico o a astronautas en vuelos espaciales de larga duración.
El método, pionero en su género, que funciona disparando ultrasonidos a una región del cerebro responsable del control del metabolismo y la temperatura corporal, redujo la temperatura corporal media de los roedores hasta 3,5 grados centígrados (6,25 grados Fahrenheit), al tiempo que ralentizaba su ritmo cardiaco y reducía su consumo de oxígeno.
Los resultados del estudio con animales podrían proporcionar a los investigadores algunas pistas sobre cómo inducir de forma segura y no invasiva estados similares a la hibernación, o torpor, en los seres humanos. Los investigadores publicaron sus conclusiones el jueves 25 de mayo en la revista Nature Metabolism.
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"Si se demuestra con éxito en humanos, esta tecnología tiene un gran potencial para aplicaciones médicas, sobre todo en enfermedades potencialmente mortales como el ictus y los infartos de miocardio", declaró a Live Science Hong Chen, autora principal del estudio y profesora asociada de ingeniería biomédica en la Universidad Washington de San Luis. "La inducción de un estado similar al letargo en estos pacientes podría ampliar la ventana de tratamiento y aumentar sus posibilidades de supervivencia", añadió.
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Cuando escasea la comida o hace demasiado frío, algunos mamíferos, aves, insectos, anfibios y peces conservan su energía entrando involuntariamente en un estado conocido como torpor, una condición misteriosa y temporal marcada por una drástica reducción del metabolismo.
En estado tórpido, la temperatura corporal y la frecuencia cardiaca descienden drásticamente y la sangre fluye más despacio. Durante la hibernación (un acto voluntario preparado con antelación), los animales encadenan múltiples episodios de estados tórpidos. Disminuyen su frecuencia cardiaca de cientos de latidos por minuto a apenas un puñado, respiran una vez cada diez minutos o más y atenúan su actividad cerebral hasta hacerla indetectable.
De hecho, durante los periodos tórpidos se realizan tan pocas funciones inconscientes que muchos animales hibernantes tienen que despertarse periódicamente para conciliar el sueño.
Los profundos cambios fisiológicos del torpor reducen drásticamente la energía que necesitan los animales para sobrevivir. No es de extrañar, por tanto, que los científicos lleven mucho tiempo tratando de averiguar si estos beneficios podrían conferirse a los seres humanos en estado crítico, o a las personas que emprenden largos y solitarios vuelos a planetas lejanos.
De hecho, los registros de la posible utilidad médica de la hipotermia, un descenso normalmente peligroso de la temperatura corporal, se remontan al antiguo Egipto. También la observó el cirujano jefe de Napoleón, el barón de Larrey, durante la fallida invasión francesa de Rusia en 1812. Lerrey envasó miembros con hielo antes de amputarlos y observó que los hombres heridos morían más rápido al calor del fuego que cerca del frío. En la actualidad, los cirujanos utilizan la hipotermia para aumentar la supervivencia de los pacientes en operaciones de corazón y cerebro.
Pero sigue siendo una incógnita si los seres humanos, que no entran en estados de letargo de forma natural, pueden ser empujados a ellos de forma artificial y segura.
Para investigar esta posibilidad, los científicos responsables del nuevo estudio crearon un gorro de ultrasonidos portátil que inicialmente pegaron en la cabeza de ratones. Una vez encendido, el dispositivo emitía ondas ultrasónicas a una parte del cerebro de los roedores llamada área preóptica del hipotálamo, una región cerebral fundamental para el control de la temperatura corporal y el sueño en muchos animales y la activación de los estados de hibernación y torpor en animales hibernantes.
Tras ser expuestos a las ráfagas de ultrasonidos, los ratones entraron inmediatamente en un estado similar al torpor, en el que su temperatura corporal, frecuencia cardiaca e ingesta de oxígeno disminuyeron drásticamente. Los ratones se volvieron perezosos y comieron mucho menos.
Repitiendo las ráfagas de ultrasonidos cada vez que la temperatura corporal de los ratones superaba un nivel determinado, los científicos lograron mantenerlos en estos estados de letargo hasta 24 horas sin observar ningún signo de lesión o malestar. Cuando se apagó el sombrero de ultrasonidos, los ratones recuperaron su temperatura corporal normal y sus niveles de actividad en menos de 90 minutos.
Tras repetir el experimento con 12 ratas, los científicos observaron que el dispositivo también provocaba un descenso de la temperatura corporal de las ratas, aunque más superficial, de hasta 2 °C (3,57 °F). Esto significa, según los autores del estudio, que el sombrero podría seguir funcionando en mamíferos que no entran en letargo de forma natural, incluidos los humanos.
"Aún es necesario seguir investigando para determinar la seguridad y viabilidad de este enfoque en humanos", afirma Chen. "Podríamos imaginarnos a los astronautas llevando un dispositivo similar a un casco diseñado para dirigirse a la región del hipotálamo con el fin de inducir un estado similar al torpor".
Sin embargo, aún quedan muchos obstáculos por superar antes de que los dispositivos de ultrasonidos que inducen el torpor puedan utilizarse para ganar tiempo a los médicos durante las intervenciones quirúrgicas o para colocar a los astronautas en una especie de animación suspendida.
Los investigadores descubrieron que su sombrero de ultrasonidos parece provocar un estado similar al torpor estimulando un canal iónico concreto -un paso para partículas cargadas- dentro de las células cerebrales de los roedores, pero el torpor natural observado en la naturaleza también va acompañado de otros cambios a nivel hormonal y molecular que no se comprenden bien. Tampoco están claros los efectos de la hibernación prolongada en el cerebro, aunque algunos estudios apuntan a la posibilidad de que provoque pérdida de memoria en los animales que hibernan.
"Es notable lo poco que sabemos sobre los efectos de la hibernación, especialmente prolongada, en la función cerebral, las conexiones sinápticas o los recuerdos", dijo a Live Science Vladyslav Vyazovskiy, profesor de fisiología del sueño en la Universidad de Oxford que no participó en el nuevo estudio.
"Por lo tanto, antes de intentar inducir la hibernación en humanos, primero debemos asegurarnos de que sabemos cómo devolverlos 'intactos'", afirma Vyazovskiy. "Hasta que no tengamos una comprensión completa tanto de las causas como de las consecuencias de la hibernación natural, la posibilidad del torpor en humanos permanecerá, y debería permanecer, en el dominio de la ciencia ficción".
