Крионика. Настоящее и будущее

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ технический университет Р Е Ф Е Р А Тпо введению В специальность на тему Крионика. Настоящее и будущее.Выполнил студент группы 02-111 Кузнецов Алексей Сергеевич Проверил преподаватель Фирсов Валерий Петрович Москва, 2002 год. ПЛАН 1. Введение в крионику 1 2. История крионики 3. Заморозка и её варианты . 4. Список литературы . 1.Введение в крионикуКрионика - это область научно-практической деятельности, которая интегрирует в себя 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. 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 происходят 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. 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, для того чтобы сохранить информацию о человеке как личности, сохранить его индивидуальность, в приципе достаточно сохранить те структуры его мозга, которые обеспечивают его долговременную память. 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 структруре 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 синаптических связей между нейронами. То есть, чтобы сохранить информацию о человеке как личности, возможно, что достаточно будет только сохранить информацию о пространственном распределении связей между нейронами в головном мозге. 2. Что такое смерть? 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 град. и до нескольких часов - такое охлаждение используют в хирургии для проведения операций требующих прекращения сердечной активности например, на сердце и мозге без подключения аппаратов исусственного 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 также 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 сохраняется еще длительное время до нескольких десятков часов. 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 течении 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. Рис. 1. Об относительности значения термина мертвый. 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 град. и помещают в криостат дьюар или большой термос с жидким азотом.

При такой температуре оно может храниться практически без изменений в течении 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 возможно их размораживание и возврат к нормальному функционированию.

До температур минус 5 - минус 50 градусов 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 для хранения и последующего оттаивания и использования кожу, роговицу, костный мозг, сперму и эмбрионы.

В небольших кусочках мозговой ткани взрослого организма после замороживания 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 их неравномерном и недостаточном насыщении 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. 4. Как может происходить оживление 4.1. Нанотехнология и молекулярные роботы Нанотехнология - это область науки и техники, связанная с разработкой устройств размером порядка нанометра одной миллиардной доли метра, т.е. устройств состоящих от нескольких десятков до нескольких тысяч атомов.

Основное назначение таких устройств работать с отдельными атомами и молекулами межатомные расстояния в биологических молекулах измеряются десятыми долями нанометра. Импульс развитию нанотехнологии дало создание сканирующего туннельного микроскопа - устройства, позволяющего исследовать вещество на атомном уровне видеть атомы и перемещать отдельные атомы. За это изобретение в 1986 году была присуждена Нобелевская премия.

С тех пор нанотехнология является бурно развивающейся областью науки. Одним из устройств, разрабатываемых в рамках нанотехнологии являются молекулярные роботы, т.е. роботы размером с молекулу. Они будут снабжены миниатюрным вычислительным устройством и манипуляторами, позволяющими работать с молекулами - например, перемещать их и модифицировать их структуру, т.е. заниматься молекулярной хирургией. Аналогом простейшего молекулярного робота является рибосома клеточная органелла, которая по программе, которой является молекула рибонуклеиновой кислоты строит из аминокислот молекулу белка. 4.2. Возможный сценарий оживления Наиболее перспективным считается следующий сценарий оживления 1 В забальзамированное тело внедряется огромное количество миллионы миллиардов молекулярных роботов их совокупный вес составит около 0.5 кг . 2 Они анализируют повреждения возникшие в клетках организма при его смерти, бальзамировании и хранении.

При необходимости они обмениваются информацией между собой, а также с контролирующим их деятельность суперкомпьютером, расположенном вне тела. 3 На основе этого анализа они производят исправление всех этих повреждений разбирают сшивки внутри и между молекулами, восстанавливают клеточные мембраны и органеллы и т.д Кроме этого, они производят омолаживание и лечение клетки а значит и всего организма - т.е. оживлен будет не старый и больной организм, а здоровый и омоложенный.

Кроме того, при помощи подобных технологий можно будет периодически или даже постоянно омоложивать организм и в течении его жизни, что фактически означает достижение вечной молодости. 4 По окончании работы молекулярные роботы покидают оживленное тело например, так же, как это делают вирусы гриппа и некоторые другие вирусы - через кровеносную систему и дыхательные пути. По современным оценкам подобная процедура может занять несколько месяцев.

Технология для ее реализации будет готова через 50-100 лет. Т.е. забальзамированное тело должно сохраняться в течении этого промежутка времени. 5. Философия научного иммортализма Научный или материалистический иммортализм от латинского слова immortalis - бессмертный - философское направление, изучающее естественнонаучные основы возможности радикального практически бесконечного продления жизни человека, социальные аспекты существования общества, состоящего из бессмертных людей, а также мировозрение индивидуумов, которые хотят быть физически бессмертными или жить неопределенно долго. К ведению научного имммортализма относятся следующие основные вопросы какие возможности предоставляет современная наука для радикального продления жизни каким будет мир, если люди будут жить неопределенно долго что нужно делать сейчас, чтобы долгая жизнь людей не порождала тяжелых социально-экономических последствий и проблем например, чтобы не было проблем с жизненным пространством, необходимо уже сейчас тратить значительные средства на космические программы, связанные с колонизацией планет солнечной системы - таких как полет на Марс какие изменения претерпят мораль, этика, семейные отношения и т.п. В основном последователями этой философии являются люди, которые любят жизнь, не верят в загробное существование, хотят жить как можно дольше - и уверены в том, что достичь этого можно на основе научных достижений.

Возникновение научного иммортализма связано с именем русского философа второй половины XIX века Николая Федорова.

Взгляды Федорова оказали большое влияние на Достоевского, который разделял его идеи и верил в физическое бессмертие в форме воскрешения, которое будет осуществлено людьми будущего Мы здесь, т.е. я и Соловьев по крайней мере, верим в воскресение, буквальное, личное и в то, что оно будет на Земле. Сторонниками учения Федорова также были Л. Толстой, В. Соловьев, К. Циолковский, В. Маяковский, Л. Красин, А. Платонов, Б. Пастернак, и многие другие менее известные личности.

Главной идеей основных работ Федорова изданных под названием Философия общего дела было объединение усилий всех людей с целью воскрешения предков.

Однако, способ, с помощью которого Федоров предлагал воскрешать умерших, с точки зрения современной науки не может быть осуществлен на практике хотя, теоретически возможность воскрешения всех живших людей сверхмощной цивилизацией далекого будущего не противоречит современной физической картине мира. Поэтому, а также потому, что практическая реализация любых других способов продления жизни например, средствами генной инженерии и молекулярной медицины или путем переноса человеческой личности в компьютер потребует десятилетий исследовательской работы, в настоящее время большинство последователей философии научного иммортализма связывывают свои надежды на неопределенно долгую жизнь именно с криостазом и с последующим оживлением будущими медицинскими технологиями. 6. Крионика сегодня Идея криостаза возникла в конце 40-х - 50-х годах нашего века под влиянием выдающихся научных достижений тех лет в области криобиологии, нейробиологии, молекулярной биологии, информатики.

В практику криостаз под названием крионика был введен в США в конце 60-х годов.

Поскольку возможность оживления после криостаза основана только на теоретических построениях и не является доказанным научным фактом т.к. может быть реализована только будущими медицинскими технологиями многие ученые скептически относятся к крионике. По этой причине, а также из-за того, что большинство людей отнюдь не желает жить очень долго, криостаз не является широко распространенной процедурой, но тем не менее в Америке он применяется и в настоящее время выглядит следующим образом 1 Человек заключает с организацией, предоставляющей услуги по криостазу, контракт на криостаз т.е. становится клиентом этой организации. Вдобавок, при этом он, как правило, становится еще и членом этой организации что подразумевает уплату членских взносов и может принимать участие в управлении ей. Стоимость криостаза составляет от 30000 до 150000 долларов.

Как правило, большую часть этой суммы выплачивает страховая компания где клиент страхует свою жизнь на случай смерти после смерти клиента.

Небольшая часть может выплачиваться при заключении контракта.

Таким образом контракт оплачивается в рассрочку, ежегодные вылаты в пользу страховой компании вместе с членскими взносами в организацию обычно составляют сумму менее 1000 долларов. 2 После получения организацией извещения о смерти клиента или об угрожающих ситуациях от его родственников, лечащих врачей, при помощи специальных приборов типа датчиков пульса специально обученная бригада специалистов работающих в организации или нанимаемых ею выезжает к местонахождению клиента.

После получения свидетельства о смерти т.е. после того момента, когда человек считается законно умершим, или другими словами, после юридической смерти эта бригада начинает операции по подготовке клиента к замораживанию насыщает ткани организма клиента раствором криопротектора и начинает постепенно охлаждать тело и транспортирует его в депозитарий хранилище, принадлежащее организации, где после завершения замораживания тело помещается в криостат, наполненный жидким азотом. 3 Тело хранится в депозитарии в течение срока оговоренного в контракте как правило, до появления технологии, которая позволит его оживить. При используемом способе хранения происходит постоянное испарение жидкого азота из криостата и его необходимо туда периодически добавлять.

Для покрытия этих и других затрат по хранению тела в течении неопределенно долгого времени используется доход от вложения в ценные бумаги, в банки под процент и т.п. всех средств из стоимости криостаза, оставшихся после расходов на замораживание. 2.

История крионики

восстановлен, омоложен, разморожен и реанимирован. Так в 1948 году он опубликовал научно-фантастический рассказ Предпосле... 3. Это вызвано несколькими причинами. Многие возражения против крионики основаны на чисто эмоциональных аргу...

Заморозка и её варианты

Стоимость криостаза составляет от 30000 до 150000 долларов. 2. После получения крионической организацией извещения о смерти клиента и... 3. Технология для ее реализации будет готова через 50-100 лет.

Список литературы

Список литературы Клеточное строение организма К.Свенсон, П.Уэбстер. Клетка. М. Мир, 1980. К.де Дюв. Путешествие в мир живой клетки. 1984. Б.Альбертс и др. Молекулярная биология клетки. 1994. С.Зарубин.

Клетка - единица всего живого. Наука и жизнь, 1995, N 6, с.56-60. Память и личность Ф.Блум, А.Лейзерсон, Л.Хофстедтер. Мозг, разум и поведение. 1988. Ф.Крик, К.Кох. Проблема сознания. В мире науки, 1992, N 11-12, c.113. Д.Д.Фишбах. Психика и мозг. В мире науки, 1992, N 11-12, c.10. Д.Е.Хинтон. Как обучаются нейронные сети. В мире науки, 1992, N 11-12, c.103. Э.Р.Кэндел, Р.Д.Хокинс.

Биологические основы обучения и индивидуальности. В мире науки, 1992, N 11-12, c.43. Старение М.Лэмб. Биология старения. 1980. Л.А.Гаврилов, Н.С.Гаврилова. Биология продолжительности жизни. 1986. В.В.Фролькис. Старение и увеличение продолжительности жизни. 1988. Р.Л.Растинг. Почему мы стареем? В мире науки, 1993, N 2-3, с. 76. Смерть В.А.Неговский. Очерки по реаниматологии. 1986. А.Э.Уолкер. Смерть мозга. 1988. А.Г.Голубев. Смерть нейрона. Международные медицинские обзоры, 1994, т.2, N 2, с. 134. А.М.Гурвич.

Постреанимационные нарушения сознания и некоторые морально-этические и правовые проблемы реаниматологии. В Мозг и разум. 1994, с. 161. Молекулярные роботы и сценарии оживления K.E.Drexler. Engines of Creation The Coming Era of Nanotechnology. 1986. R.C.Merkle. The Technical Feasibility of Cryonics. Medical Hypotheses, 1992, v. 39, p.6. G.Fahy. A Realistic Scenario for Nanotechnological Repair of the Frozen Human Brain. In Cryonics Reaching For Tomorrow, 1993, p. A-10. М.Минский.

Технология бессмертия. Наука и жизнь, 1995, N 5, с.134-138. М.Соловьев. Нанотехнология - ключ к бессмертию и свободе. Компьютерра, 1997, N 41, с.48-50. Научный иммортализм И.В.Вишев. Проблема личного бессмертия. 1990. Русский космизм. 1993. F.Tipler. The Physics of Immortality. 1994. Н.Ф.Федоров. Сочинения. т.1, т.2 т.3. 1995-1997. Философия бессмертия и воскрешения. вып.1, вып. 2. Под ред. С.Г.Семеновой и др 1996. Криобальзамирование и криобиология П.Ю.Шмидт. Анабиоз. 1955. Л.Рэ. Консервация жизни холодом. 1962. R.C.W.Ettinger.

The Prospect of Immortality. 1964. Л.К.Лозина-Лозинский. Очерки по криобиологии. 1972. Н.С.Пушкарь, А.М.Белоус. Введение в криобиологию. 1975. А.М.Голдовский. Анабиоз. 1981. К.Б.Стори, Д.М.Стори. Замороженный, но живой. В мире науки, 1991, N 2, с. 46. Cryonics Reaching For Tomorrow. 1993.