Der Übergang vom lebenden zum kryokonservierten Organismus lässt sich nicht einfach per Knopfdruck vollziehen. Er ist ein Wettlauf, und der Startschuss fällt in dem Moment, in dem das Herz stehen bleibt.
Bis die Temperatur so weit gesunken ist, dass molekulare Bewegungen weitgehend zum Erliegen kommen, laufen chemische Prozesse ab, die das Gewebe schädigen. Diese Prozesse laufen ununterbrochen weiter. Das bestimmt das weitere Vorgehen.
Was die Uhr tatsächlich misst
Das Gehirn hat einen hohen Energiebedarf. Es macht etwa 2 Prozent des Körpergewichts aus und verbraucht rund 20 Prozent des Sauerstoffs.
Nur ein Teil dieser Energie wird unmittelbar für Denkprozesse benötigt. Den größten Teil benötigen die Zellen, um funktionsfähig zu bleiben, etwa um Ionen gegen ihre elektrochemischen Gradienten durch die Zellmembran zu transportieren.
Stoppt der Kreislauf, versiegt die Versorgung binnen Sekunden. Den Neuronen fehlt der Sauerstoff, und sie stellen ihre Aktivität nahezu sofort ein.
Innerhalb von Minuten sind die Reserven erschöpft. Die Ionenpumpen fallen aus, die elektrischen Spannungsunterschiede an den Zellmembranen brechen zusammen, und große Mengen an Neurotransmittern werden freigesetzt.
Der Stoffwechsel stellt sich auf die Energiegewinnung ohne Sauerstoff um, wodurch das Gewebe übersäuert. Calciumionen strömen unkontrolliert ins Zellinnere. Enzyme, die Zellbestandteile abbauen, werden aus den abgegrenzten Zellbereichen freigesetzt, in denen sie normalerweise eingeschlossen sind.
Im Verlauf von mehreren zehn Minuten bis Stunden zerfallen die geordneten Gewebestrukturen, wobei die Geschwindigkeit stark von der Temperatur abhängt.
Auslöser dieser Kaskade ist eine Ischämie, also eine unzureichende Blutversorgung des Gewebes. Schon in der ersten Stunde bedrohen diese Prozesse die Strukturen, die im Artikel „Gedächtnis, Identität und das Gehirn“ beschrieben werden.
Entscheidend ist, worin das Problem besteht. Es geht dabei nicht um den Tod als abstrakten Begriff. Es geht darum, eine konkrete, messbare und gut dokumentierte Abfolge biologischer Prozesse aufzuhalten.
Wie Kälte den Abbau verlangsamt
Als grobe Faustregel gilt: Chemische Reaktionen laufen bei einer Temperaturerhöhung um 10 °C etwa doppelt so schnell ab, bei einer Temperatursenkung um 10 °C etwa halb so schnell.
Bei weiterer Abkühlung verlangsamen sich die Reaktionen dadurch immer stärker. Bei Körpertemperatur entstehen schon nach wenigen Minuten schwere Schäden.
Bei Kühlschranktemperatur sind es Stunden, bei Trockeneistemperatur Tage. Bei −196 °C, der Temperatur von flüssigem Stickstoff, sollen es sogar Jahrtausende sein.
Deshalb sehen die Verfahrensprotokolle vor, das Gehirn so schnell zu kühlen, wie es die Umstände erlauben. Kälte bremst die gesamte Kaskade.
Die Kühlung muss jedoch kontrolliert erfolgen. Eine unsachgemäße Kühlung kann selbst Schäden verursachen, etwa durch die Bildung von Eiskristallen, die das Verfahren eigentlich verhindern soll.
Niedrige Temperaturen sind aus einem weiteren Grund wichtig. Kryoprotektiva sind in den Konzentrationen, die die Vitrifikation erfordert, toxisch.
Ihre Toxizität nimmt bei sinkender Temperatur stark ab, weil sich auch die zugrunde liegenden chemischen Reaktionen verlangsamen. Deshalb wird das Gewebe bei Temperaturen nahe 0 °C mit der Schutzlösung durchspült.
Die bessere Verträglichkeit der Substanzen bei niedrigen Temperaturen hat allerdings einen Nachteil. Bei Kälte dringen die Schutzsubstanzen auch langsamer ins Gewebe ein, was die Behandlung zusätzlich erschwert.
Das Schutzmittel muss ins Gewebe gelangen, bevor die Schäden zu groß werden, und zugleich so schonend zugeführt werden, dass es das Gewebe nicht selbst schädigt. Beide Anforderungen lassen sich nicht uneingeschränkt erfüllen.
Während des gesamten Ablaufs, von der Ankunft des Teams bis zur Abkühlung auf kryogene Temperaturen, müssen solche Anforderungen unter Zeitdruck gegeneinander abgewogen werden.
Wann Schäden Informationen unwiederbringlich zerstören
Nicht jeder Schaden ist gleich, und das ist der wichtigste Gedanke dieses Artikels.
Aus informationstheoretischer Sicht gibt es zwei Kategorien. Schäden können Strukturen unkenntlich machen oder sie unwiederbringlich zerstören.
Ein Neuron kann geschädigt und völlig funktionsuntüchtig sein. Bleiben seine Verbindungen erkennbar, ist die Information, die es trug, im Prinzip noch vorhanden.
Ist eine Zelle jedoch geplatzt und lässt sich aus den verbliebenen Bruchstücken nicht mehr rekonstruieren, wie sie verbunden war, ist diese Information verloren. Was unwiederbringlich verloren ist, könnte auch eine künftige Technologie nicht rekonstruieren.
Es geht also nicht darum, jeden Schaden zu vermeiden. Ziel ist es, die Schädigung aufzuhalten, bevor Informationen unwiederbringlich verloren gehen.
Diese Unterscheidung erklärt, warum auch eine unvollkommene Konservierung sinnvoll sein könnte und warum die Qualität der Konservierung abgestuft beurteilt werden muss.
Für den unwiederbringlichen Verlust dieser Information gibt es einen Begriff: den informationstheoretischen Tod. Er bezeichnet den Zustand, in dem sich die Information, die eine Person ausmacht, auch theoretisch nicht mehr rekonstruieren lässt.
Dieser Zustand könnte deutlich später eintreten als der klinische Tod, also der Stillstand von Atmung und Kreislauf.
Die Kryonik beruht auf der Annahme, dass nach dem klinischen Tod ein Zeitraum bleibt, in dem sich die für eine Person wesentlichen Informationen durch Kryokonservierung noch erhalten lassen.
Aus dieser Unterscheidung ergibt sich auch, was gemessen werden sollte. In der Kryonik wird inzwischen versucht, die Belastung durch Ischämie direkt zu quantifizieren, etwa mit der S-MIX-Metrik.
Um diese Belastung gezielt zu verringern, muss man sie messen. Ein Messwert für die Belastung durch Ischämie ist aussagekräftiger als die bloße Versicherung, es sei alles gut gelaufen.
Praktische Grenzen der Kryokonservierung
Neben den biologischen Grenzen gibt es weitere Einschränkungen, die offen benannt werden müssen.
Eine davon betrifft die vorgeschriebene Feststellung des Todes. Aus biologischer Sicht wäre ein Beginn noch vor dem Tod am günstigsten, doch die Kryokonservierung würde dann den Tod des Menschen herbeiführen.
Das Team muss deshalb warten, obwohl die Verzögerung die Qualität der Konservierung beeinträchtigt. Warum diese Vorgabe gilt und berechtigt ist, erläutert ein eigener Artikel.
Die zweite ist das Autopsieproblem. In bestimmten Fällen muss vor der Konservierung eine Obduktion erfolgen, die das Verfahren verzögert und bei einer Untersuchung des Gehirns auch dessen Gewebe schädigt.
Diese und weitere Fälle behandelt der Artikel „in welchen Fällen eine Kryokonservierung nicht möglich ist“.
Die dritte ist die Geografie. Auch mit großen finanziellen Mitteln kann ein Team nicht überall sofort vor Ort sein, deshalb beeinflusst der Sterbeort die Qualität der Konservierung.
Ist der Tod eines Menschen im Hospiz absehbar, kann sich das Bereitschaftsteam vor Ort vorbereiten und im richtigen Moment beginnen. Bei einem plötzlichen Herzstillstand weit entfernt vom nächsten Bereitschaftsteam können dagegen Stunden bis zum Beginn der Maßnahmen vergehen.
Beeinflussen lassen sich die Standorte der Teams, die Schulung des Klinikpersonals und die Transportabläufe, von denen abhängt, wie schnell ein Patient die Einrichtung erreicht.
Diese Schwierigkeiten ergeben sich aus den praktischen Bedingungen der Versorgung. Weil die biologischen Prozesse schneller ablaufen, als Hilfe oft verfügbar ist, fällt die Qualität der Konservierung von Patient zu Patient unterschiedlich aus.
Warum sollte man trotz dieser Schwierigkeiten eine Kryokonservierung versuchen? Befürworter argumentieren, dass eine Kryokonservierung zumindest die Möglichkeit offenhält, relevante Strukturen zu erhalten.
Auch unter ungünstigen Bedingungen könnte eine Konservierung mehr Information erhalten, als nach einer Erdbestattung oder Einäscherung übrig bliebe. Nach dieser Überlegung ist schon in der ersten Stunde eine kleine Chance auf den Erhalt dieser Informationen besser als gar keine, statt erst in der fernen Zukunft.
Kurz gesagt: Zellschäden beginnen kurz nach dem Kreislaufstillstand. Ein rasch eintreffendes Bereitschaftsteam kann diese Schäden durch Kühlung und Stabilisierung begrenzen, doch Verzögerungen können die Qualität der Konservierung dauerhaft beeinträchtigen.
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