Ulmefilmidest tuntud inimeste külmutamine aja- või kosmoserännakute tarbeks on endiselt fantaasia. Küll aga on Saksa teadlaste uus läbimurre jääkristallide tekitatava kahju seljatamisel suur edusamm. Nimelt ei suuda aju väga tundliku elundina tavalisest külmutamisest taastuda, sest vesi paisub jäätudes ja rebib rakkude õrna struktuuri puruks, vahendab Nature News.

Uuringu juhtivautori ja Erlangeni-Nürnbergi Ülikooli neuroloogi Alexander Germani sõnul peavad teadlased lisaks jääkristallidele arvestama rakkude veekao ja külmumisvastaste ainete mürgisusega. Lisaks tõstatab aju edukas seiskamine põhimõttelise küsimuse, kas mälu ja teadvus suudavad molekulaarse paigalseisu üle elada. Germani hinnangul saaks ajutalitluse taastada vaid juhul, kui teadvus ja mälu peituvad otseselt aju füüsilises struktuuris.

Kaheksa päeva jääs

Vältimaks jääkristallide eluohtlikku mõju kasutasid Alexander German ja kolleegid klaasistumise ehk vitrifikatsioonimeetodit. Protsess jahutab vedelikud väga kiiresti klaasjaks massiks ega lase veemolekulidel jäätuda. Töörühm jahutas hiire aju vedela lämmastikuga kiiresti kümnete kraadide võrra, kuni elundi temperatuur hakkas lähenema absoluutsele nullile. Uurijad hoidsid ajulõike ja tervet aju ellises tardunud olekus kuni kaheksa päeva.

Peale ajukoe kiiret sulatamist uurisid teadlased hiire hipokampust, mis vastutab ajus ruumitaju ja mälu eest. Mikroskoobiga vaadates paistsid närvirakkude ja sünapside membraanid terved ning rakkude energiajaamades polnud näha ka ainevahetuslikke kahjustusi. Rakkude elektrilist aktiivsust mõõtes ilmnes samuti, et närvirakud reageerisid stiimulitele peaaegu sama hästi kui enne külmutamist.

Mälu ja õppimise alus on pikaajaline potentsiatsioon ehk teatud närviühenduste tugevnemine. Töörühma sõnul oli eriti tähelepanuväärne, et see jäi isegi jäätudes terveks. Närvirajad suutsid klaasistumise järel endiselt oma ühendusi tugevdada, mis on uute mälestuste loomisel bioloogiline eeldus. 

Kuna töörühm tegi katseid eraldatud ajulõikudega, ei saanud nad siiski otseselt looma varasemate mälestuste säilimist mõõta. Leid annab aga tugevat kinnitust teooriale, et mälu tugineb sügavalt aju füüsilisele arhitektuurile.

Võrreldes õhukeste koelõikude töötlusega osutus kogu hiire aju klaasistamine siiski märksa keerulisemaks. Uuringu autorid pidid katseprotokolli mitu korda kohandama, et aju liigselt ei kahaneks ja kasutatud kemikaalid selle kudet ei kahjustaks. Töörühm loputas sestap aju pärast ülessulatamist eriliste lahustega, et eemaldada mürgised ühendid ja taastada koe loomulik olek. 

Ulme jääb veel ulmeks

Uuringuga mitte seotud mehaanikainsener Mrityunjay Kothari nentis tulemusi kommenteerides, et säärane edasiminek muudab ulmelised ideed sammhaaval reaalsuseks. Siiski on uuel tehnoloogial praegu veel suured ja põhimõttelised kitsaskohad. Kothari märkis, et terve aju külmutamine kulges üle kivide ja kändude ning tulemusi ei pruugi olla võimalik otse suurematele elunditele üle kanda. 

Inimelundite külmutamisega tekivad suured raskused soojusülekandega. Samuti võib ebaühtlane temperatuur tekitada kudedesse mikroskoopilisi pragusid. Liiati hakkavad eraldatud koelõigud loomulikel põhjustel lagunema, mis piirab teadlaste vaatlusaja vaid mõnele tunnile.

Raskuste kiuste proovib uurimisrühm laiendada uut meetodit hiirtelt inimese ajukoele. Germani kinnitusel on neil juba olemas esialgsed andmed, mis näitavad inimese ajukoore elujõulisust sarnase töötluse järel. 

Uus tehnoloogia aitab töörühma hinnangul tulevikus kaitsta aju raskete haiguste korral ja oleks oluline samm siirdatavate elundite pankade loomisel. Tulevikku vaadates lisas German, et nende põhimõtete rakendamine inimelunditel nõuab kindlasti veel paremaid jahutus- ja soojendustehnoloogiaid ning ohutumaid lahuseid.

Uuring ilmus Ameerika Ühendriikide Teadusakadeemia toimetistes.