인간 동면(휴면) 기술

http://www.viva100.com/main/view.php?key=20150420010003093

코를 통해 냉각가스를 흡입해 섭씨 32도 정도의 체온을 유지하며 인간이 일정기간 깊은 잠에 빠지는 상태인 ‘인간 동면’이 현실화될 수 있다는 유럽우주기구(ESA)의 주장이 주목받고 있다. 저체온 치료 기술은 의학적 치료 목적으로 이미 개발되고 있다. 현재 기술로는 3~14일까지 지속적인 인간동면 상태가 가능한 것으로 알려져있다.

실제로 지난해 NASA는 화성 우주 비행을 위해 비행선에 탑승한 우주비행사가 6개월 동안 겨울잠 상태에 빠질 수 있게 하는 기술을 후원하고 나섰다. NASA가 후원하고 있는 항공우주기업 스페이스워크스의 존 브랜포드 박사는 “숙면 상태로 우주를 비행하면서 생활공간을 5분의 1로 줄이거나 생존에 필요한 물 등의 중량을 3배까지 낮추기 위한 기술을 개발 중”이라고 밝혔다. 그는 “인간이 6개월 동안 동면 상태에 접어들 수 있는 기술이 30년 안에 개발될 것”으로 전망했다.

동면동물 저체온에도 죽지 않아 = 포유류 사이에서 동면은 매우 보편적인 것이어서 과학자들은 동면을 인간에게도 활용될 수 있을 것으로 보고 있다.

최근 이뤄진 몇몇 연구에 따르면 동면기간 동안 동물의 생리적 조건은 평소 때 이들을 죽음으로 몰고 갈 수준이지만 동면동물은 이에 아랑곳 않는 것으로 밝혀졌다. 저체온증이 대표적 사례. 동면동물은 저체온증에도 죽지 않는다. 겨울 내내 언 땅 아래에서 잠자는 북극다람쥐의 경우 신진대사가 극히 느려진다. 페어뱅크스 알래스카대학의 브라이언 바네스 박사는 “북극다람쥐의 체온은 얼음보다 아래로 떨어졌다”고 밝혔다. 심박수와 혈압도 극히 낮아졌다. “뇌는 매우 적은 량의 혈액을 받아들이며 세포조직이 공급받는 산소량도 매우 적었다”고 바네스 박사는 덧붙였다. 인간의 경우 이와 같은 신진대사 변화가 있으면 세포에 산소공급이 이뤄지지 않아 국부적 빈혈로 세포에 장애를 일으키는 ‘허혈’이 발생하고 세포조직이 죽게된다. 이런 상황에서 혈액이 다시 정상적으로 주입될 경우 염증이 발생해 세포가 파괴될 수 있다. “하지만 동물들은 동면에 들어갈 때 허혈이나 동면에서 깨어날 때 재수혈로 인한 손상을 피할 줄 안다”고 위스콘신 대학의 한나 카레이 박사는 단언했다. 지난해 일본 연구팀은 시베리아 다람쥐에서 동면을 유발하는 호르몬을 발견해 냈다.

허혈·세포조직 파괴 막아 수술 위험 낮춰 = 동물의 동면에 대해서 아직 밝혀낼 것이 많지만 과학자들은 일단 실험실에서 이와 유사한 상태를 만들어 내는데 성공했다. 보스톤종합병원의 마취전문의 지안 파올로 볼파토와 푸미토 이치노스 박사는 쥐를 황화수소에 노출시키는 실험을 했다. 그러자 쥐의 심장박동과 호흡수가 절반으로 떨어졌고 체온이 실온과 거의 동일한 수준이 됐다. 산소 및 에너지 소비량도 90% 줄었다. 신진대사가 둔화됐다는 의미다.

이치노스 박사는 “황화수소는 수술에서 있을 수 있는 위험도를 낮춰줌으로써 치료목적으로 사용될 수 있다”고 설명했다. 그에 따르면 관상동맥접합술의 경우 일시적으로 심장과 뇌에 산소공급을 줄게 할 수 있는데 시술 전 황화수소로 환자의 신진대사를 둔화시키면 산소부족으로 부터 세포를 보호할 수 있다. 또 뇌졸중이나 심장마비, 악성빈혈로 인한 허혈 피해를 줄일 수 있다. 황화수소 외에도 무감각상태를 유발하는 물질이 있다. 쳉치리 박사 주도의 텍사스대학 보건과학센터 팀은 최근 계속적으로 어둠속에 둔 쥐의 혈액에서 아데노신-5''''-인산(5''''AMP)이란 물질이 증가한다는 사실을 발견했다. 연구팀이 쥐에 합성5''''AMP를 투여한 결과 1시간만에 체온이 37도에서 27도 아래로 떨어졌고 모든 할동을 멈췄다. 5''''AMP 투여량에 따라 쥐는 3~12시간만에 원상태로 돌아왔다.

https://www.sciencetimes.co.kr/news/%ED%99%94%EC%84%B1-%EA%B0%80%EB%8A%94-%EC%9A%B0%EC%A3%BC%EB%B9%84%ED%96%89%EC%82%AC-%EB%8F%99%EB%A9%B4-%EA%B0%80%EB%8A%A5%ED%95%A0%EA%B9%8C/

“체온 5도 낮춰 1회 14일 간 동면”

CINET은 지난 4일자 화성여행에서의 동면 계획에 관한 기사에서 스페이스웍스사가 NASA로부터 두 차례 연구자금을 받아 실제 우주 탐사에서 동면의 타당성을 탐구하고 있다고 보도했다. NASA우주비행사였던 존 브래드포드(John Bradford) 스페이스웍스 사장은 CINET과의 인터뷰에서 “14일 정도의 시간이라면, 높은 신뢰성을 가지고 동면을 유지할 수 있다”라고 밝혔다. 2주 동안 몸의 핵심 온도를 섭씨 5도 낮추게 되는데, 이같이 체온을 낮추면 토퍼 상태를 유도해 몸의 대사율이 50~70%까지 떨어지게 된다. 이렇게 되면 산소나 다른 자원 소비도 자연히 줄어들어 마치 곰이 동면할 때 일어나는 현상과 유사하게 된다는 것. 브래드포드에 따르면 동면 14일 뒤에는 잠자는 우주비행사의 몸을 따뜻하게 데워 깨운 다음, 이틀 동안 몸을 회복시키고 다시 동면에 들어가게 된다. 목적지에 도달할 때까지 이 과정이 반복된다.

“화성까지 가는 8개월 동안 15회 동면”

브래드포드도 일런 머스크와 같이 화성식민지 건설에 찬성하고 있다. 화성에 거주시설을 건설하기 위해서는 한꺼번에 수백명을 우주선에 태워보내야 하며, 이렇게 하기 위해서는 동면 방법이 해결책이라는 주장이다. 그러면 신체 온도를 고통 없이 어떻게 낮출 수 있을까. 이를 위해서는 새로운 약제 개발이 필요하다고 보고 있다. 그리고 그런 약을 먹고 동면 상태에 들어갔을 때 인체에서는 어떤 일이 일어나는지도 정확히 파악해야 한다. 스페이스웍스의 해당 프로젝트 메디컬팀 리더인 더그 터크(Doug Talk) 박사는 “동면 기술은 생물학적 타당성이 있고, 인간이 우주여행을 하는데 실제 도움이 된다”고 말했다. 이 기술이 실용화되면 화성까지 가는 8개월 동안 우주비행사들은 15회 정도 동면에 들어가게 된다. 그리고 그 사이에 몇 주 정도 깨어서 교대로 업무를 볼 수도 있을 것이다.

https://www.yna.co.kr/view/AKR20191119151000009

우주인 6명을 5년 내에 화성에 보냈다가 복귀시키는 기존 탐사계획을 기준으로 동면 방식을 도입했을 때의 우주선 건설과 장비 및 소모품 조달, 방사선 노출 대책 등을 조정하는 방식으로 이뤄졌다. CDF 관계자는 "우주인이 최적의 상태로 동면에 들어갈 수 있는 방법과 비상사태시 대처 방법, 동면이 우주인의 심리에 미치는 영향 등을 들여다 봤다"면서 "주거 모듈을 대략적으로 그려보고, 20년 내에 화성에 가는 인간이 동면할 수 있는 타당한 접근법을 달성할 로드맵을 만들었다"고 했다.

SciSpacE팀 리더 제니퍼 은고-안 박사는 "동면은 인간의 우주여행에서 게임체인저로 제시해 왔다"면서 "우리가 우주인의 기초 대사율을 곰을 비롯해 동면을 하는 동물에게서 보는 것과 비슷한 수준인 75%까지 줄일 수 있다면 무게와 비용을 상당부분 줄여 장기 탐사임무의 실현 가능성을 더 높일 것"이라고 설명했다.

(3 분 50초 부터)

동물의 동면과 같이 대사 속도 와 체온이 떨어지고, 뇌의 활동이 감소한다.인간도 그러한 동물과 같이 비슷한 상태가 될 수 있다는 증거가 있다고 한다.

체온이 18도까지 내려가서 뇌 손상이 지연되고, 대사 속도가 느려질 경우 근육의 위축과 뼈의 손실도 느려진다고한다.

신경근 전기 자극 기술로 자동으로 틈틈히 운동시켜주면 우주 공간에서도 건강한 상태를 유지할 수 있다. 

최종적으로 완전한 동면 상태나 휴면 상태에 들어갈 기술을 연구중에 있고 인간도 아주 먼 옛날에는 동면을 할 수 있었다고 한다. 

그래서 뇌 일부분에 동면을 재활성화 할 수 있는 동면 스위치를 갖고 있고, 어떻게 그 동면 스위치를 켤 수 있을지 알아내기만 하면된다.

현재 영장류의 게놈지도 분석으로 인간의 휴면,동면 상태를 재활성화 할 수 있을 방법을 찾고 있다고한다.

다람쥐의 동면 상태일 때, 심박수를 분당 200회에서 => 5회까지 떨어뜰일 수 있다고한다.

무려 97.5%나 분당 박동수를 떨어뜨린체 최소한의 생명을 유지하는 것이다.그리고 겨울잠을 자는 다람쥐는 비슷한 크기의 설치류 보다 5배나 길다고 한다.

이와 같은 동면 단백질이 인간의 갑상선이나 테스토스테론에도 비슷한 단백질이 있다고한다. 이러한 단백질을 조잘하여 생체리듬을 만드는게 가능하다고한다.

쥐를 대상으로 동면을 고의적으로 일으키는 실험에 성공한 사례가있으며, 이것은 포유류 대부분이 가지고 있는 Q신경세포를 약물로 자극했더니 그 즉시 쥐는 동면에 들어갔고 약물의 공급을 끊으니 동면에서 깨어났다고 한다. 그래서 연구팀은 Q신경세포가 동면 상태로 만드는 스위치의 역할을 한다는 것을 알아냈다.

북극땅다람쥐는 영하 50도의 환경에서 무려 8개월동안 버틸 수 있다고한다.

체온이 무려 영하 3도까지 떨어져도 얼어죽지 않고, 더 신기한 점은 이러한 다람쥐에게는 부동액이 없다고한다.

그래서 이 북극땅다람쥐의 동면에 들어갈때 분비하는 화학 물질을 인간의 뇌에 주입하면 동면이 가능할지도 모른다고 주장하였다.

꼬리난쟁이여우 원숭이는 영장류 중에 유일하게 동면을 하는 동물이며

인간과 유전적으로 아주 흡사하고 인간과 동일한 동면 스위치를 가지고 있다고한다. 문제는 어떻게 켜는지를 모른다고 한다.

연구진의 말에 따르면 유전자 조작 기술의 발전이 이러한 조절 유전자를 알아 낼 수만 있다면 사람도 휴면(동면)상태를 유발할 수 있다고한다.

현재 다양한 연구가 진행중에 있으며 인간을 완전한 휴면 상태는 아니지만 절반의 휴면까는 가능할 정도로 기술이 발전하였다고 한다.

아직까지는 갈야할 길이 한참은 멀었지만  존 브랜포드 박사의 말에 따르면 6개월동안 동면상태를 유지할 수 있는 기술이 20~30년내로 개발된다고 언급한 바가 있다. 이러한 장시간(수년 이상) 동면 기술이 100% 완전해지면, 동면 상태일 때는 세포의 활동 속도가 100분의 1로 떨어지면서 노화 속도도 100분의 1로 줄어든다, 인간의 수명이 100년이라면 동면 상태로 무려 1만년(100세기)을 버틸 수 있게되고, 아주 최소한의 에너지로 생명을 유지한다.

즉, 현 21세기를 살아가고 있는 세대가 높을 확률로 특이점을 볼 수 밖에 없는 이유

1. 현 기술 발전 속도라면 2040년이 되기 전에 인간의 뇌를 완전히 역공학하여 강인공지능 (agi)를 만들 수 있는 컴퓨팅 파워에 도달한다.

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2. 역노화, 수명 연장술로인하여 21세기 40대 이하라면 높은 확률로 수명 200년이 추가될 가능성이 높다.

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3. 장기간 완전 동면 기술이 완벽해지면, 최소한의 에너지로 휴면상태에 들어가 본인의 남은 수명에 100배까지 더 생존할 수 있다.

(이는 남은 수명이 100년이라면, 동면상태로 들어가면 노화 속도가 100분의 1로 줄어들면서 1만년을 버틸 수 있게된다)

이러한 동면 기술은 차후 성간 비행이나, 우주 항해, 행성 탐사 및 테라포밍, 우주 산업에 필수 기술이라

도중에 좌절되고 취소될 일은 없다. 그리고 이런 동면기술은 인체 냉동 보존(냉동참치)와 달리 최소한의 생명선을 유지한 체 아주 오랜기간을 버틸 수 있게 해주어서

연구가 활발히 이루워지고있고 진행중이라고 한다. 

곧 있을 화성 개발을 생각해보면 하루빨리

완전한 인간 동면(휴면) 기술이 완성되어야한다.