Введение в крионику

Крионика — это область научно-практической деятельности, которая интегрирует в себе криобиологию, криогенную инженерию и практику клинической медицины с целью разработки и применения криостаза. Криостазом называют консервацию людей путем их замораживания до ультранизких (криогенных) температур. Целью крионики является перенос терминальных (обреченных на смерть) пациентов в тот момент в будущем, когда будет доступна технология для репарации ("ремонта") клеток и тканей и будет возможно восстановление всех функций организма и здоровья в целом. Такой технологией, по всей вероятности, будет нанотехнология и, в частности, разработанные в ее рамках молекулярные роботы. Помимо реанимации замороженных пациентов нанотехнология позволит вылечить все болезни и радикально замедлить процесс старения. Крионика является единственным методом, который дает людям шанс на личное бессмертие уже сейчас.

1. Что такое жизнь

1.1. Жизнь человека, его организм и клетки

Жизнь человека обеспечивается работой его органов: мозга, сердца, легких, печени и т. д. Органы состоят из тканей (нервной, мышечной, соединительной и т. д.), а ткани, в свою очередь, из клеток (нейронов, мышечных клеток, клеток крови и т. д.).

Таким образом, жизнь человека — это, прежде всего, жизнь клеток его организма.

Более того, согласно современным биологическим концепциям жизнь существует только в форме клеток; организмы состоят из клеток; активность данного организма зависит от активностей его клеток; клетка представляет собой ту основную единицу, через которую производится поглощение, превращение, запасание и использование вещества и энергии и в которой хранится, перерабатывается и реализуется биологическая информация; все биохимические функции клеток реализуются в организованных определенным образом структурах и, в сущности, детерминируются этими структурами.

1.2. Как устроена и как работает клетка

Клетку можно представить состоящей из клеточной мембраны, отделяющей клетку от внешней среды, и внутриклеточных элементов (органелл): ядра, митохондрий и т. д. Мембрана состоит из двойного слоя липидов (жиров) с вкрапленными в этот слой белковыми молекулами. Органеллы состоят из молекул белка, нуклеиновых кислот, липидов и т. п.

Питательные вещества, строительные вещества и кислород поступают в клетку через ее мембрану (сквозь поры, которые являются белковыми молекулами). Белковые молекулы внутри клетки катализируют окислительные реакции, в результате которых образуется энергия (которая запасается в особых молекулах). Далее эта энергия используется другими белками для осуществления реакций синтеза и распада белков и других молекул (в том числе белков, поддерживающих структуру клетки, нуклеиновых кислот и т. д.).

Таким образом, жизнь клетки в основном обеспечивается работой белковых молекул, за счет питательных веществ и кислорода, поступающих извне.

1.3. Мозг и личность

По современным научным данным существование человека как личности обеспечивается работой его мозга. В этой работе принимают участие многие мозговые структуры, но ведущая роль принадлежит коре больших полушарий, играющей основную роль в формировании сознания человека и его поведения. На клеточном уровне мозг можно описать как совокупность связанных между собой нейронов и других клеток мозга.

Процессы обучения, развития человека, его изменения как личности, в конечном счете, выражаются в изменении его долговременной памяти. Вообще, вся деятельность мозга может быть описана как процесс занесения информации в память и удалении ее из памяти.

Таким образом, личность человека — это, прежде всего, его долговременная память. Данный факт означает, что для того, чтобы сохранить информацию о человеке как личности, сохранить его индивидуальность, в принципе достаточно сохранить те структуры его мозга, которые обеспечивают его долговременную память.

1.4. Клеточные основы памяти

Строение нейрона (основного клеточного элемента мозга, субстрата долговременной памяти) можно представить следующим образом: сома (тело клетки), дендриты (клеточные отростки, куда поступают входные электрические импульсы) и аксон (ветвящийся на конце клеточный отросток, по нему нейрон посылает электрические импульсы). Нейроны контактируют между собой через синапсы, особые образования на дендритах и аксонах.

Работу нейрона можно в первом приближении описать следующим образом: электрическое возбуждение, приходящее по дендритам, суммируется на соме, и если его величина превышает некоторое пороговое значение, генерируется выходной импульс, который распространяется по аксону. Когда этот импульс достигает аксонных окончаний (синапсов), из них выделяется медиатор (химическое вещество, специфическое для данного типа нейронов). Медиатор диффундирует к синаптическим окончаниям дендритов других нейронов, и когда медиатор достигает их, то в них генерируется электрическое возбуждение, которое передается в сому. В результате совокупной активности нейронов происходят постепенные изменения в структуре нейронов и межнейронных связей (в основном меняется количество и расположение синапсов). Эти изменения и составляют основу обучения и долговременной памяти.

Таким образом, долговременная память обеспечивается распределением синоптических связей между нейронами. То есть, чтобы сохранить информацию о человеке как личности, возможно, достаточно будет только сохранить информацию о пространственном распределении связей между нейронами в головном мозге.

2. Что такое смерть

2.1. Смерть организма

Как правило, смерть организма наступает в результате того, что какой-либо жизненно важный орган или система органов (например, печень, иммунная система) перестает функционировать нормально (из-за болезни или травмы). Далее обычно следует остановка сердца и, как следствие этого, прекращение снабжения мозга кислородом.

Остановка сердца и прекращение дыхания классифицируются как клиническая смерть. После прекращения поступления кислорода в мозг его клетки перестают работать и постепенно начинают умирать. Этот процесс длится от нескольких минут до часа, а при понижении температуры тела до 20 – 25 °С — и до нескольких часов, такое охлаждение используют в хирургии для проведения операций, требующих прекращения сердечной активности (например, на сердце и мозге) без подключения аппаратов искусственного сердца и легкого. По истечении этого времени наступает смерть мозга (определяется по отсутствию рефлексов и прекращению биоэлектрической активности мозга), или биологическая смерть. Проведение реанимационных процедур в промежутке между клинической и биологической смертью может вернуть человека к жизни.

2.2. Смерть клетки

После прекращения поступления в клетку кислорода обменные процессы, обеспечивающие нормальное функционирование клетки, нарушаются (т.к. из-за прекращения окислительных процессов перестает вырабатываться энергия). И начинается постепенное разрушение клетки — из-за воздействия тепла, из-за изменения ионных концентраций (т.к. не работают белки, которые регулируют их соотношение), из-за остаточной активности ферментов, осуществляющих разборку белков, из-за запуска механизмов самоуничтожения клетки и т. п. Однако этот процесс протекает достаточно медленно и после прекращения функционирования органа как целого, значительная часть его клеток еще будет жива (т. е. будет возможен возврат клетки к нормальному функционированию).

2.3. Информационная смерть

Смерть мозга развивается так же, как смерть любого другого органа. После прекращения поступления кислорода его клетки постепенно перестают функционировать и начинают разрушаться. После прекращения функционирования мозга как целого (смерть мозга, биологическая смерть) многие его клетки еще живы. Более того, после смерти нервной клетки ее структура, а также многие молекулы и органеллы, сохраняются еще длительное время (до нескольких десятков часов). Равно как сохраняется и структура связей между клетками.

Таким образом, можно предположить, что информация, описывающая человека как личность, сохраняется достаточно длительное время (по крайней мере, несколько часов) после его биологической смерти. Исчезновение этой информации будет означать информационную (и окончательную) смерть человека. Точный момент этой смерти определить современная наука не в состоянии, поскольку это зависит не только от сегодняшних знаний о механизмах мозга человека, но и от возможностей будущих медицинских технологий использовать информацию, сохранившуюся в мозге, для оживления человека.

Основной вывод: если зафиксировать тонкую структуру (пространственное распределение связей между нейронами) мозга человека в течение нескольких часов (или даже десятков часов) после его биологической смерти, существует вероятность того, что сохранившейся информации о его личности будет достаточно для его оживления медициной будущего (естественно, это подразумевает сохранении им своего Я и памяти о прошлом).

Часто против крионики приводят следующий аргумент: "Замороженные люди мертвы, поэтому любые попытки их оживить — бессмысленны". Этот аргумент основан на давно устаревшем понимании смерти как мгновенного акта (к сожалению, такое понимание характерно не только для обывателей, но и для многих ученых, мало осведомленных о современных достижениях биологии и медицины), тогда как на самом деле смерть является процессом, достаточно протяженным во времени. Этот процесс можно представить состоящим из следующих этапов:

1. Прекращение функционирования организма как целого (что обычно понимается под термином "мертвый" — такое понимание осталось нам в наследство от медицины и практического опыта людей прошлого), при этом многие его органы и клетки продолжают работать, и разрушение их структур еще не началось.
2. Частичное разрушение структуры организма.
3. Полный, необратимый, распад структуры организма (так термин "мертвый" будет пониматься медициной будущего, так он понимается уже сейчас сторонниками крионики).

При наличии совершенной технологии реанимации (не существующей сейчас, но вполне возможной в будущем) со второго этапа, после "капитального ремонта" организма, полного восстановления его функций, возможен возврат к жизни, "оживление" организма.

3. Криостаз

Криостаз — это фиксация структуры тканей человеческого организма путем замораживания до криогенных (ультранизких) температур.

Для осуществления криостаза в тело через кровеносную систему вводятся химические вещества (криопротекторы) уменьшающие повреждения тканей от замораживания. Затем тело постепенно охлаждают до температуры жидкого азота (-196 °С) и помещают в криостат (дьюар или большой термос) с жидким азотом. При такой температуре оно может храниться практически без изменений в течение сотен лет. Однако из-за испарения жидкого азота из дьюара, его туда необходимо переодически добавлять, что делает процедуру хранения достаточно дорогой.

Существующие криобиологические методы позволяют замораживать до температуры жидкого азота микроскопических (длиной до нескольких миллиметров) животных, а также небольшие фрагменты биологических тканей с минимальными повреждениями, после которых возможны их размораживание и возврат к нормальному функционированию. До температур -5 – -50 °С замораживаются и оживают при оттаивании некоторые насекомые (личинки и гусеницы полярных бабочек), земноводные (лягушки и углозубы) и пресмыкающиеся (черепахи). В медицинских целях замораживают до температуры жидкого азота кожу, роговицу, костный мозг, сперму и эмбрионы — для хранения и последующих оттаивания и использования. В небольших кусочках мозговой ткани взрослого организма после замораживания и оттаивания наблюдается электрическая активность нейронов. Ведутся интенсивные исследования по замораживанию отдельных органов человека, и ожидается, что в ближайшие 10 – 20 лет будут разработаны перспективные криобиологические методы, позволяющие безопасно замораживать и оживлять целый мозг. Это свидетельствует о том, что при замораживании в присутствии криопротекторов повреждения, получаемые биологическими объектами на молекулярном и клеточном уровнях, не смертельны. Основные повреждения, из-за которых сейчас невозможно заморозить, а потом оттаить и оживить человека, возникают при замораживании больших биологических объектов на органном и тканевом уровнях по причине неоднородности структуры тканей и органов и из-за их неравномерного и недостаточного насыщения криопротекторами. Из-за этого образуются градиенты концентраций химических веществ и механических напряжений, что ведет к разрыву клеточных мембран и появлению трещин в тканях и органах. Хотя все эти повреждения очень многочисленны, тем не менее, они не приводят к необратимой потере информации о структуре организма, а значит, сохраняется принципиальная возможность их исправления будущими медицинскими методами.