Chế độ ngủ đông hoạt động như thế nào?
Ngủ đông là trạng thái giảm đáng kể nhiệt độ cơ thể, nhịp thở và nhịp tim, cùng với các hoạt động trao đổi chất khác, để giúp một số loài sống sót qua những tháng mùa đông. Điều này được thực hiện để bảo tồn năng lượng trong những tháng không có đủ thức ăn. Trên thực tế, những loài động vật này phải ăn rất nhiều thức ăn để dự trữ dưới dạng năng lượng trước khi vào trạng thái ngủ đông, nhằm giúp chúng cung cấp năng lượng cho trạng thái ngủ đông của mình.
Ngủ đông dựa trên nguyên lý điều hòa nhiệt độ của cơ thể. Nhiệt độ cơ thể giảm mạnh trong thời gian ngủ đông, gây ra trạng thái trao đổi chất thấp gọi là 'torpor'. Ở trạng thái này, động vật hầu như không cần thức ăn, vì hầu hết lượng thức ăn chúng ta nạp vào trước đó đều được dùng để duy trì nhiệt độ cơ thể.
Dù nguyên lý này có thể áp dụng cho nhiều loài động vật máu nóng nhỏ, nhưng đối với con người, việc giảm nhiệt độ cơ thể xuống dưới mức chuẩn (khoảng 36,3 đến 37,1 độ C) có thể gây ra các triệu chứng nguy hiểm như run rẩy. Tuy nhiên, trong y học, trạng thái ngủ đông có thể được gây ra một cách nhân tạo trong một số trường hợp đặc biệt, chẳng hạn như trong quá trình ghép tim, để bảo vệ cơ thể bệnh nhân.
Ngủ đông có lợi ích gì cho chúng ta?
Nguyên lý làm mát cơ thể đến trạng thái tê liệt có thể được áp dụng cho các nạn nhân chấn thương để giúp cứu sống họ. Quá trình này được gọi là 'bảo tồn và hồi sức khẩn cấp'. Nó có thể xảy ra trong trường hợp tai nạn hoặc thương tích tử vong, khi đó bệnh nhân chỉ có một khoảng thời gian ngắn để hồi sức.
Cơ thể bệnh nhân có thể được làm mát nhanh chóng để làm chậm nhịp tim và các quá trình hoạt động của cơ thể, giúp bác sĩ có thời gian thực hiện ca phẫu thuật có khả năng cứu sống bệnh nhân.
Một ví dụ nổi tiếng về lợi ích của hạ thân nhiệt là trường hợp của Mitsutaka Uchikoshi, một người đàn ông Nhật Bản bị ngã và gãy xương chậu khi đang leo núi. Sau khi bất tỉnh, Uchikoshi được tìm thấy sau 24 ngày trong tình trạng nhiệt độ cơ thể giảm xuống chỉ còn 22 độ C. Nhờ vào tình trạng hạ thân nhiệt, quá trình trao đổi chất của anh ta gần như dừng lại, nhưng nhịp tim vẫn còn hoạt động yếu. Sau khi được các bác sĩ cứu chữa, anh ấy đã sống sót một cách kỳ diệu và hồi phục hoàn toàn.
Ngoài ra, ngủ đông cũng được nghiên cứu để điều trị một số bệnh như mất ngủ và các vấn đề liên quan đến trao đổi chất như tiểu đường và béo phì. Bằng cách hiểu rõ quá trình trao đổi chất dựa trên nhiệt độ, các nhà khoa học hy vọng có thể phát triển các phương pháp điều trị hiệu quả hơn cho những bệnh này.
Chúng ta có thể sử dụng điều này để tạo ra khoang ngủ đông cho du hành vũ trụ không?
NASA đã tài trợ cho SpaceWorks Enterprises, một công ty đi đầu trong nghiên cứu về ngủ đông nhân tạo cho các phi hành gia. Hiện tại, du hành vũ trụ trên những khoảng cách lớn là không thể do những hạn chế như yêu cầu về nguồn thức ăn và nhu cầu di chuyển của các phi hành gia. Tuy nhiên, trong giấc ngủ đông, nhu cầu về thức ăn sẽ giảm đáng kể, vì các quá trình trao đổi chất của các phi hành gia sẽ giảm mạnh, gần như bằng không.
Vì con người không có khả năng dự trữ thức ăn dưới dạng năng lượng trong cơ thể một cách tự nhiên cho thời gian dài nên cần phải cung cấp một lượng thức ăn nhất định cho các phi hành gia, có thể thực hiện bằng cách phẫu thuật đưa ống vào hoặc truyền dịch tĩnh mạch.
Người ta cho rằng các phi hành gia sẽ luân phiên nhau ngủ đông theo chu kỳ, với một trong những phi hành gia sẽ thức để chăm sóc phi hành đoàn và các chức năng trên tàu. Sau đó, một trong các phi hành gia còn lại sẽ được đánh thức sau hai tuần, cho phép người kia phục hồi và chuẩn bị cho vòng ngủ đông tiếp theo. Và hiện thực hoàn toàn không giống như bộ phim "Passengers", bởi chúng ta không đủ công nghệ cao để giao phó mọi quyền điều khiển cho máy tính.
Một vấn đề khác là làm sao để hạ nhiệt độ cơ thể của phi hành gia xuống khoảng 32 độ C mà không gây ra run rẩy. Trên đất liền, điều này được thực hiện bằng cách dùng thuốc an thần trong một quá trình được gọi là 'hạ thân nhiệt điều trị' hoặc 'quản lý nhiệt độ mục tiêu'. Tuy nhiên, trong không gian, đây không phải là một lựa chọn an toàn. Có một loại thuốc tiềm năng có thể gây ra trạng thái ngủ đông một cách an toàn và có hiệu quả đáng tin cậy trên chuột, nhưng các thử nghiệm trên người vẫn đang được tiến hành.
Trái ngược hoàn toàn với con tàu được thể hiện trong "Passengers", kích thước của tàu vũ trụ ở hiện tại sẽ được thiết kế với kích thước nhỏ gọn để giảm chi phí du hành liên hành tinh. Tuy nhiên, các phi hành gia sẽ có các khoang riêng để nghỉ ngơi, đảm bảo không gian riêng tư cần thiết sau nhiều năm cùng nhau trên tàu vũ trụ.
Dù có nhiều lợi ích, nhưng giấc ngủ đông sẽ không kéo dài tuổi thọ của bạn như trong phim; nó cũng sẽ không giúp bạn trẻ mãi. Bạn vẫn sẽ già đi. Trên thực tế, vì cơ thể chúng ta không được "trang bị" để sinh sống trong môi trường trong không gian một cách tự nhiên, nên việc lơ lửng trong trọng lực thấp quá lâu có thể gây ra các vấn đề về sức khỏe như huyết áp tăng và suy giảm thị lực. Một giải pháp khả thi là 'kích thích điện thần kinh cơ', giúp tập luyện cơ bắp của các phi hành gia trong giấc ngủ đông bằng cách gửi các xung điện, khiến cơ bắp co lại.
Với tất cả những tiến bộ, khoang ngủ đông không còn chỉ là những tác phẩm hư cấu mà có thể sớm trở thành hiện thực. Khi những vấn đề này được giải quyết, du hành vũ trụ sẽ trở thành một giấc mơ khả thi hơn bao giờ hết. Các nhà khoa học đang nỗ lực để biến giấc mơ này thành hiện thực, mở ra một chương mới trong khám phá không gian.
