Menghibernasi Manusia untuk Perjalanan Antariksa dan Pengobatan Medis
Secara alamiah, manusia tidak berhibernasi. Jika teknik bertahan hidup sebagian hewan ini sukses diuji pada manusia, hibernasi bisa dimanfaatkan untuk perjalanan antarplanet dan memperpanjang usia pasien penyakit kritis.
Hibernaculum atau pod hibernasi yang ada dalam film 2001: A Space Odyssey. Inilah gambaran film fiksi ilmiah tentang pod atau tabung yang bisa digunakan antariksawan untuk berhibernasi selama melakukan perjalanan antarplanet atau antarbintang.
Sepanjang evolusinya, manusia tidak pernah berhibernasi seperti beruang atau tupai tanah. Namun, teknik bertahan hidup sebagian binatang itu akan diuji pada manusia. Jika sukses, hibernasi bisa membantu antariksawan melakukan perjalanan antarplanet atau antarbintang serta memperpanjang masa pengobatan dan menaikkan peluang hidup pasien penyakit kritis.
Saat musim dingin tiba dan ketersediaan makanan terbatas, beberapa jenis mamalia, burung, serangga, amfibi, dan ikan berusaha mempertahankan energi tubuhnya dengan berhibernasi, yaitu kondisi yang mirip dengan tidur sangat nyenyak. Waktu siang yang lebih pendek dari malam memicu perubahan hormonal binatang hingga mendorong mereka untuk menghemat energinya secara sukarela.
Hibernasi ditandai dengan turunnya suhu tubuh hingga mendekati suhu badan saat hipotermia. Pernapasan pun melambat hingga hanya bernapas sekali dalam 10 menit atau lebih. Detak jantung juga berkurang dari ratusan detak per menit menjadi hanya beberapa kali saja sehingga kecepatan aliran darah pun berkurang.
Selain itu, selama hibernasi, metabolisme tubuh turun drastis dan aktivitas otak meredup hingga sulit dideteksi. Perubahan fisiologis tubuh selama hibernasi itu, seperti ditulis Livescience, 25 Mei 2023, membuat hewan dapat mengurangi energi yang dibutuhkan untuk bertahan hidup.
Meski demikian, selama hibernasi, sebagian fungsi otak bawah sadar binatang tetap berjalan sehingga mereka bisa bangun berkala. Karena itu, sebagian binatang yang berhibernasi akan bangun dalam waktu singkat untuk makan, minum, atau buang air besar. Namun, sebagian besar hewan akan tetap tidur guna mempertahankan energi rendah tubuh selama mungkin.
Proses hibernasi itu bisa berlangsung dalam hitungan hari, minggu, hingga beberapa bulan bergantung jenis hewannya. Saat hibernasi berakhir, binatang butuh waktu beberapa jam untuk menghabiskan cadangan energi dari lemak yang ditimbunnya selama tidur panjang.
Sebagian dari proses hibernasi, terutama bagian penurunan suhu tubuh mendekati hipotermia yang berbahaya, sejatinya sudah digunakan dalam pengobatan sejak era Mesir kuno. Di zaman modern, ahli bedah menggunakan keadaan mendekati hipotermia itu untuk meningkatkan kelangsungan hidup pasien selama operasi jantung dan otak.
Jika seluruh proses hibernasi pada binatang itu bisa ditiru dan diterapkan pada manusia yang secara alamiah tidak pernah melakukannya, hibernasi akan sangat membantu manusia melakukan perjalanan antariksa yang panjang serta membantu manusia memperpanjang masa pengobatan pasien dengan penyakit kritis dan memperpanjang usia hidupnya.
Baca juga: Astronot Makan Apa di Luar Angkasa?
Gambaran tabung hibernasi yang digunakan dalam film Alien. Hibernasi diyakini memberi manfaat kesehatan fisik dan mental yang besar bagi manusia yang akan melakukan perjalanan antarplanet atau antarbintang dalam waktu lama.
Uji tikus
Persoalannya, bagaimana memicu hibernasi pada manusia dan memastikan manusia bisa bangun dari hibernasi secara aman tanpa ada memori yang hilang atau menurunnya kebugaran tubuh menjadi tantangan ilmuwan untuk mewujudkannya. Karena bagaimanapun, manusia tidak pernah berhibernasi sepanjang evolusinya.
Untuk mewujudkan itu, profesor teknik biomedis Universitas Washington, St Louis, Amerika Serikat, Hong Chen, dan tim menciptakan topi khusus yang bisa mengirim gelombang ultrasonik ke area preoptik pada hipotalamus otak tikus. Bagian otak ini mengontrol suhu tubuh dan mengatur tidur binatang serta mengaktifkan proses hibernasi pada hewan yang berhibernasi.
Paparan gelombang ultrasonik itu membuat tikus mengalami sejumlah gejala fisiologis mati suri atau hibernasi ringan, seperti turunnya suhu tubuh hingga 3,5 derajat celsius serta berkurangnya detak jantung dan asupan oksigen ke otak. Akibatnya, gerak tikus melamban dan makan lebih sedikit.
Saat suhu tubuh naik hingga batas tertentu, peneliti akan menembakkan kembali gelombang ultrasonik ke otak tikus. Selanjutnya, tikus dijaga terus berhibernasi hingga 24 jam tanpa menunjukkan tanda-tanda ketidaknyamanan, apalagi cedera. Ketika topi ultrasonik itu mati, suhu tubuh tikus dan aktivitas berbagai organ vital tikus akan pulih dalam waktu 90 menit.
Hasil studi yang dipublikasikan di jurnal Nature Metabolism, 25 Mei 2023, itu menunjukkan hibernasi bisa dipicu secara aman dan non-invasif pada binatang yang juga tidak melakukan hibernasi. Selain itu, pengulangan percobaan pada 12 tikus berbeda juga menunjukkan topi khusus itu bisa menurunkan suhu tubuh tikus lebih ringan, hanya 2 derajat celsius saja.
Artinya, proses memicu hibernasi itu juga bisa diterapkan pada mamalia lain yang secara alamiah tidak berhibernasi, termasuk manusia. Namun, studi lanjut diperlukan untuk memastikan keamanan dan kelayakan teknik ini sebelum akhirnya diujikan pada manusia.
Sejumlah tantangan sudah menghadang guna penerapan teknik hibernasi itu pada manusia. Topi yang memancarkan gelombang ultrasonik itu menghibernasi hewan pengerat dengan merangsang saluran partikel bermuatan atau ion di otaknya. Di alam, hibernasi juga disertai perubahan sejumlah hormon dan aktivitas molekuler lain yang belum sepenuhnya dipahami.
Selain itu, efek hibernasi jangka panjang pada otak juga belum jelas. Sejumlah studi menunjukkan hibernasi membuat beberapa hewan hilang ingatan. Profesor fisiologi tidur di Universitas Oxford, Inggris, yang tidak terlibat dalam studi, Vladyslav Vyazovskiy, menyebut pengetahuan manusia tentang efek hibernasi jangka panjang masih terbatas, khususnya tentang dampak hibernasi pada fungsi otak, koneksi sinaptik, atau ingatan.
”Sampai kita punya pemahaman utuh tentang sebab-akibat hibernasi alamiah, maka hibernasi pada manusia akan tetap berada pada ranah fiksi ilmiah,” tambahnya. Karena itu, sebelum memicu hibernasi pada otak manusia, harus bisa dipastikan bahwa manusia bisa mengembalikan otak dan pikirannya seperti sebelum dihibernasi.
Penjelajahan antariksa
Pemanfaatan hibernasi pada manusia banyak digambarkan pada sejumlah film fiksi ilmiah, seperti Alien hingga 2001: A Space Odyssey. Pada film tersebut digambarkan antariksawan menjelajah antariksa dalam kondisi tidur dalam alat khusus (pod). Sementara mesin dengan kecerdasan artifisial dan robot android akan menjaga pesawat tetap stabil menuju tujuannya.
Penemuan teknik hibernasi pada hewan pengerat membuat upaya menghibernasi manusia untuk perjalanan luar angkasa seperti yang digambarkan dalam film-film fiksi ilmiah makin mendekati kenyataan. Dalam sepuluh tahun ke depan atau tahun 2030-an, ilmuwan berusaha untuk bisa menerapkannya pada manusia.
”Kita perlu menyempurnakan semuanya sebelum kita bisa menerapkannya pada manusia. Waktu sepuluh tahun itu merupakan target waktu yang realistis,” kata koordinator riset dan muatan Eksplorasi Manusia dan Robotik, Badan Antariksa Eropa (ESA), Jennifer Ngo-Anh, kepada Space, 21 Maret 2023. Namun, pelaksanaan riset itu sangat bergantung pada ketersediaan dana.
Jika berhasil, hibernasi akan sangat membantu manusia menjelajahi Mars. Satu perjalanan dari Bumi menuju Mars butuh waktu sekitar sembilan bulan. Hibernasi akan menjaga semangat serta kesehatan fisik dan mental antariksawan lebih baik dalam perjalanan dalam ruang kecil nan membosankan karena hanya gelap yang bisa ditatap dari jendela pesawat.
Dengan hibernasi, kebutuhan makanan, minum, hingga oksigen antariksawan dapat dihemat. Sampah dan limbah mereka pun bisa dikurangi sehingga berat muatan wahana bisa dikelola dan lingkungan antariksa tetap terjaga. Selama ini, pasokan kebutuhan antariksawan saat bertugas di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) dikirim dengan wahana kargo beberapa bulan sekali dan saat kembali ke Bumi, sampah dan limbah pun ikut dibawa pulang.
Selain mengembalikan kesadaran penuh pascahibernasi, tantangan lain dalam menghibernasi manusia dalam perjalanan antariksa adalah hilangnya massa tulang dan otot akibat berada di ruang gravitasi mikro. Sebulan berada di ISS yang dilengkapi mesin kebugaran berteknologi tinggi dan protokol latihan yang ketat, antariksawan masih kehilangan 20 persen massa otot.
Secara bertahap, tulang mereka pun melemah. Selama ini, antariksawan yang kembali ke Bumi dari ISS sering kali diangkut oleh tenaga medis dengan kursi roda atau tandu karena tulang mereka menjadi lebih rapuh.
Efek gravitasi mikro itu mirip dengan dampak tirah baring jangka panjang pada pasien dengan penyakit kritis. Masalahnya, hibernasi yang membuat antariksawan hanya ”tidur” selama perjalanan panjang di antariksa dikhawatirkan akan membuat otot dan tulang mereka makin melemah.
”Antariksawan harus banyak berolahraga agar tidak mengalami masalah serius saat kembali ke lingkungan dengan gravitasi penuh,” kata profesor emeritus ilmu saraf dan biologi sel di Universitas Goethe, Frankfurt, Jerman, dan anggota kelompok penelitian hibernasi ESA, Jürgen Bereiter-Hahn.
Sebelum proses uji hibernasi pada manusia dilakukan, penting untuk memastikan bahwa proses hibernasi itu benar-benar aman dan bisa mengembalikan memori dan kesadaran penuh manusia sama seperti sebelum hibernasi dilakukan.
Namun, efek pelemahan otot dan tulang akibat tirah baring yang panjang itu sepertinya tidak terjadi pada hewan yang berhibernasi. Tidak seperti pasien yang pulih dari koma atau penyakit yang membuatnya harus berbaring dalam waktu lama, binatang yang bangun dari hibernasi justru menunjukkan tingkat kebugaran tinggi.
”Saat hewan bangun dari hibernasi, mereka dengan cepat mengingat sekelilingnya. Dalam hitungan detik, mereka ingat di mana menyembunyikan makanan sebelum berhibernasi dan tidak mengalami banyak kehilangan massa otot meski hanya tidur dan berbaring selama berbulan-bulan,” kata Ngo-Anh.
Meski hibernasi mirp dengan tidur panjang, kondisi fisiologis binatang yang tidur atau berhibernasi jauh berbeda. Berbeda dengan otak hewan tidur, otak hewan yang berhibernasi hampir tidak menunjukkan aktivitas elektromagnetik apa pun.
Saat tidur, sel tetap bekerja memproses dan menghasilkan nutrisi tertentu, membelah diri, dan juga mati. Namun saat berhibernasi, bukan hanya suhu tubuh dan detak jantung yang turun, melainkan sel-sel penyusun tubuh pun berhenti beraktivitas. Walau semua ukuran biologis tubuh hewan seperti mengalami jeda, sel-sel yang melambat itu tidak rusak oleh radiasi.
Berbagai manfaat hibernasi itu membuat antariksawan diyakini akan bangun dengan segar dan cepat pulih saat proses hibernasi selesai sehingga bisa menjalankan misi di planet atau tempat baru dengan lebih baik.
Selain untuk perjalanan antarplanet dan antarbintang, hibernasi juga bermanfaat untuk pengobatan, khususnya pada pasien koma atau dengan tirah baring panjang. Pemulihan pasien dengan keadaan tersebut sangat lama dan melelahkan. Bahkan jika pasien tersebut dibius sepenjang waktu, kondisinya tetap turun. Setelah keluar dari ruang perawatan intensif (ICU), proses degradasi metabolisme juga terus terjadi.
Profesor medis dan ahli anestesiologi di Universitas Ludwig Maximilians di Muenchen, Jerman, yang juga anggota tim ESA, Alexander Choukèr, mengatakan, jika proses penjedaan kehidupan bisa dilakukan dengan membuat pasien berhibernasi, proses kehidupan pasien bisa diperlambat hingga memberikan waktu bagi dokter untuk mencari solusi terapi tanpa harus berkejaran dengan waktu.
Baca juga: Hibernasi Kreatif di Musim Pandemi
Meski demikian, Choukèr mengingatkan bahwa hibernasi mengurangi usia binatang. Saat hewan memilih berhibernasi, umurnya akan sedikit memendek. Karena itu, sebelum proses uji hibernasi pada manusia dilakukan, penting untuk memastikan bahwa proses hibernasi itu benar-benar aman dan bisa mengembalikan memori dan kesadaran penuh manusia sama seperti sebelum hibernasi dilakukan.
