Kryopreservering är ingen knapp man trycker på för att växla från liv till bevarande. Det är en kapplöpning, och startskottet är ögonblicket då hjärtat stannar.
Mellan det ögonblicket och den tidpunkt då molekylrörelsen i praktiken upphör pågår kemiska nedbrytningsprocesser. De gör inget uppehåll. Allt annat i förloppet formas av just detta faktum.
Vad klockan egentligen mäter
Hjärnan är metaboliskt kostsam. Den utgör omkring 2 % av kroppsvikten men förbrukar ungefär 20 % av syret.
Den energin går inte till att tänka. Större delen används för att hålla cellerna funktionsdugliga genom att pumpa joner över cellmembranen mot sina koncentrationsgradienter.
När cirkulationen stannar upphör syretillförseln inom sekunder. Nervcellerna får slut på syre och slutar nästan omedelbart att skicka signaler.
Inom några minuter är reserverna slut. Pumparna slutar fungera, den elektriska balansen kollapsar, och en våg av signalämnen strömmar ut i den omgivande vävnaden.
Den anaeroba metabolismen gör vävnaden allt surare. Kalcium tränger in där det inte hör hemma. Enzymer som bryter ner cellens beståndsdelar frigörs från de fack som annars håller dem instängda.
Under tiotals minuter till timmar, beroende på temperaturen, bryts vävnadens ordnade struktur gradvis ned.
Detta förlopp inleds av ischemi, alltså syrebrist till följd av utebliven blodcirkulation. Ischemin är den första timmens främsta hot eftersom den kan utplåna den hjärnstruktur som bär minne, identitet och hjärnan.
Problemets kärna är följande: vi bekämpar inte en abstraktion som kallas döden. Vi bekämpar ett specifikt, mätbart, väldokumenterat händelseförlopp.
Kylan är den enda broms vi har
Kemiska reaktionshastigheter ökar ungefär till det dubbla för varje 10 °C temperaturen höjs och halveras ungefär för varje 10 °C temperaturen sänks.
Efter tillräckligt många halveringar är effekten inte längre marginell. Vid kroppstemperatur går det bara några minuter innan allvarliga skador uppstår.
Vid kylskåpstemperatur handlar det om timmar. Vid torristemperatur om dagar. Vid flytande kväves temperatur, -196 °C, handlar det i praktiken om årtusenden.
Därför utformas varje protokoll för att kyla hjärnan så snabbt som omständigheterna tillåter. Kylan är bromsen på hela förloppet.
Nedkylningen får inte ske för snabbt. Om vävnaden kyls ned för snabbt kan en typ av skada ersättas av en annan, bland annat isbildning, som proceduren just ska undvika.
Det finns ett andra skäl till att kylan spelar roll. Kryoprotektanter är giftiga i de koncentrationer som vitrifiering kräver.
Deras toxicitet sjunker kraftigt när temperaturen faller, av samma skäl som all annan kemi saktar in. Därför sker perfusionen nära 0 °C.
Det ger bättre tolerans mot medlen, men till ett pris. Kylan gör också att de sprids långsammare i vävnaden, vilket skapar en andra tidskritisk avvägning.
Skyddsmedlet måste in innan för mycket nedbrytning hunnit ske, men tillföras långsamt nog för att inte förgifta det man försöker rädda. Ingen av dessa två målsättningar kan uppnås fullt ut.
Hela förloppet, från ankomsten via nedkylningen till kryogena temperaturer, består av sådana avvägningar under tidspress.
Gränsen mellan skada som går att kartlägga och skada som utplånar information
All skada är inte likvärdig, och det är artikelns viktigaste poäng.
Ur ett informationsteoretiskt perspektiv finns två kategorier. Skada kan dölja struktur, eller den kan förstöra den.
En nervcell kan vara svårt skadad och helt funktionsoduglig. Om dess kopplingar fortfarande går att identifiera finns informationen i dessa kopplingar i princip kvar.
Om en cell har brustit och de strukturer som bar informationen har spritts ut till oidentifierbara rester är informationen borta. Ingen framtida teknik kan återskapa information som har utplånats av slumpmässig nedbrytning.
Detta är alltså inte en kapplöpning för att undvika all skada. Det är en kapplöpning för att stoppa förloppet innan skadan går från den första kategorin till den andra.
Just den skillnaden är skälet till att ett ofullständigt bevarande fortfarande är värt att genomföra, och skälet till att bevarandekvalitet är ett spektrum snarare än en dom.
Tanken har ett formellt namn: informationsteoretisk död. Det är den punkt där informationen som definierar en person inte längre kan återskapas, inte ens i princip.
Det är en betydligt senare gräns än klinisk död, alltså när hjärtat har stannat och inte startar igen av sig självt.
Kryonik bygger på påståendet att glappet mellan dessa två gränser är verkligt, och att en kropp som placeras i kylan befinner sig inom det glappet snarare än bortom det.
Det sätter också måttstocken för mätning. Inom området försöker man nu kvantifiera exponeringen direkt, bland annat med S-MIX-måttet.
Det går inte att förbättra det man inte mäter. Ett tal som beskriver hur mycket ischemi ett fall innebar är värt mer än ett lugnande besked om att allt gick bra.
Friktionerna som inte går att konstruera bort
Utöver de biologiska begränsningarna finns flera praktiska hinder som måste beskrivas öppet.
Den första är paradoxen kring juridisk död. Det biologiskt mest gynnsamma tillfället vore före den juridiska dödförklaringen, men att inleda proceduren då skulle vara brottsligt.
Därför väntar man, medveten om att väntan kostar bevarandekvalitet. Den begränsningen är både oundviklig och rimlig, och den behandlas i en separat artikel.
Det andra hindret är behovet av obduktion. Vissa dödsfall kräver enligt lag obduktion först, vilket både fördröjer bevarandet och skadar hjärnan direkt.
Dessa fall, liksom andra situationer där bevarande inte kan genomföras, behandlas i en separat artikel: när man inte kan kryopreserveras.
Den tredje är geografin. Ingen mängd pengar kan placera ett team omedelbart överallt, så platsen där man dör avgör hur väl bevarandet kan genomföras.
Vid ett väntat dödsfall inom hospicevård kan standby inledas vid rätt tidpunkt. Ett plötsligt hjärtstillestånd långt från ett team lägger till timmar.
Man försöker kontrollera det som går: teamens placering, vårdpersonalens utbildning och transportlogistiken som avgör hur snabbt en patient når anläggningen.
Inget av detta är en brist i vetenskapen. Det handlar om friktion mellan biologisk tidspress och praktiska förutsättningar, vilket gör att kvaliteten kan variera mellan patienter.
Varför genomföra det alls, trots dessa hinder? Därför att alternativet garanterar det sämsta utfallet, medan ett försök inte gör det.
Ett bevarande under svåra förhållanden kan fortfarande bevara mer information än begravning eller kremering. Det är resonemanget bakom att en liten chans mot noll är bättre, tillämpat på den första timmen snarare än på en avlägsen framtid.
Kort sagt: Cellskador börjar snabbt efter att cirkulationen upphör. Snabb standby, nedkylning och stabilisering minskar denna skada, men fördröjningar kan permanent sänka bevarandekvaliteten.
Utforska det här praktiska verktyget
Använd det interaktiva verktyget för att undersöka frågan i den här artikeln.
Läser in det interaktiva verktyget...
Läs mer