Nature重磅：復活死亡大腦

對大腦研究來說

是一個真正的突破

一直以來，我們都認為腦死亡，即宣告著生命活動的終結。

這個觀點在醫學界和法律界也盛行已久。

但近日，Nature封面重磅發布的耶魯大學最新研究，卻顛覆了人們的認知。

來自耶魯大學的科學家們構建了一個名為BrainEx的系統，向腦細胞輸送營養和氧氣來模擬血液流動——該系統讓豬大腦在死亡4小時後成功復活，並維持了至少6小時。

模糊了「生」與「死」的界限的BrainEx

來自華盛頓西雅圖艾倫腦科學研究所(Allen Institute For Brain Science)主席兼首席科學家克里斯托弗·科赫(Christof Koch)說道：「在人類歷史的大部分時間裡，死亡是非常簡單的，現在，我們必須質疑什麼是不可逆轉的。」

在大多數國家，當大腦活動停止或心臟和肺停止工作時，一個人就被認為是合法死亡。

大腦需要大量的血液、氧氣和能量，即使幾分鐘沒有這些重要的支持系統，也會造成不可逆轉的損害。

自20世紀初以來，科學家們就在進行一些實驗，試圖讓大腦在心臟停止跳動之後繼續保持活動。但是之後大腦的功能如何目前還不清楚。

還有研究表明，在人死後很久，從大腦中取出的細胞仍然可以進行正常活動，如製造蛋白質。

基於這些發現，耶魯大學的神經科學家Nenad Sestan想要弄清的問題是：在死亡數小時之後，我們還能夠讓整個大腦「復活」嗎？

Nenad Sestan

他決定要找到這個問題的答案。

他們團隊到實驗室附近的一家屠宰場，購買了32頭豬的斷頭用來做實驗。並將每個大腦從頭骨上移開，然後將其放入一個特殊的腔室，然後用導管安裝器官。

在豬死後四小時，研究人員開始向豬的大腦靜脈和動脈中注入溫熱的防腐劑溶液。

研究人員將這一系統命名為BrainEx，該系統向腦細胞輸送營養和氧氣來模擬血液流動。

BrainEx原理圖

注入豬大腦的防腐劑溶液還含有阻止神經元放電的化學物質，以保護神經元免受損害，並防止大腦活動重新開始。

儘管如此，科學家還是在整個實驗過程中監測了大腦神經元的放電活動，如果他們看到腦器官有可能恢復意識的跡象，就隨時準備使用麻醉劑。

Sestan表示，Brain Ex系統的重點是恢復豬大腦中的微循環，讓氧氣和養分進入大腦中的微小血管中。

該技術並非旨在實現腦移植或大腦功能的長期維持，而是用於提高我們對大腦組成和功能的理解，並為昏迷患者、癌症患者和患有痴呆症的人以及其他神經系統疾病開發潛在的療法。

生死計時賽

Sestan和一些同事想知道是否有可能在研究腦細胞的同時將它們保存在一個完整的器官中。

這樣做意味著以某種方式為它們提供氧氣、營養物質和各種其他保護細胞的化學物質。

在過去的六年里，科學家們一直在開發一種技術來實現這一目標，他們從當地一家豬肉加工中心獲得了大約300頭豬頭，並在這些豬頭上測試了他們的方法。

被拿來做實驗的豬

「這真的是一個黑暗中的項目，」團隊成員Stefano Daniele說。

在決定了他們稱之為BrainEx的技術的最終版本後，他們用32個豬頭做了一項詳細的研究。

丹尼爾說，在屠宰場，他和他的同事茲沃尼米爾·沃塞爾加沖洗了大腦，清除殘留的血液，並使組織冷卻。

回到實驗室，他們將豬的大腦從豬的頭部取出，並將分離的大腦放在一個實驗室內。

從豬被殺後約4小時開始，研究人員將關鍵的血管連接到一個裝置上，該裝置將一種特殊配方的化學雞尾酒泵入體內6個小時。

研究人員測試了豬大腦在六小時內的功能。結果發現，神經元和其他腦細胞重新開啟了正常的代謝功能，不斷消耗糖、產生二氧化碳。

而且，大腦的免疫系統似乎也在發揮作用。單個細胞和大腦切片的結構得以保留——而對照組大腦中未被注入營養和富氧溶液的腦細胞則喪失了功能。

當科學家們對處理過的大腦的組織樣本加電時，發現個別神經元仍然可以攜帶信號。

左圖顯示的是死後10小時未處理的豬的大腦，神經元呈綠色，星形膠質細胞呈紅色，細胞核呈藍色。右圖顯示的是死後四個小時，大腦同一區域的細胞與耶魯大學研究人員所稱的BrainEx系統相連。

這些大腦最終看起來與單獨變質的豬的大腦有很大的不同。

「我們發現組織和細胞結構得以保存，細胞死亡也減少了。此外，一些分子和細胞功能得到了恢復。這不是一個活的大腦，但它是一個非常活躍的細胞大腦。」

但研究團隊沒有發現豬大腦中存在協調的放電模式，這是大腦複雜活動甚至是意識存在的證明。

研究人員表示，重啟大腦活動可能需要電擊，或者將注入的富氧溶液長時間保留在大腦中，以使腦細胞能夠從任何由缺氧導致的損傷中恢復過來。

Sestan的團隊已經使用其技術使豬腦保持活動狀態長達36小時，但近期不打算恢復豬大腦放電活動，目前的首要任務是盡量延長並維持大腦在體外代謝和生理功能的時間。

「可以想像，我們只是在盡量延緩不可避免的死亡，大腦最終將無法恢復功能。」 Sestan說。

他還表示，BrainEx系統目前距離在人體上的應用還很遙遠，首先人有頭骨，要想使用該系統首先要把大腦從頭骨中取出，而這只是第一個障礙。

相關倫理道德問題接踵而至

這項研究的意義讓倫理學家感到震驚，因為他們在思考這項研究應該如何向前推進，以及它如何符合當前對生者與死者之間區別的理解。

耶魯大學生物倫理學家斯蒂芬·萊瑟姆(Stephen Latham)曾與Sestan的團隊合作。

他說，在某些情況下，這樣做可能在道德上是合理的——例如，如果它能讓科學家在器官上而不是人身上測試治療退化性腦疾病的藥物。

他表示，科學家們一直在監測豬的腦電活動。如果他們看到任何與意識有關的信號出現的證據，他們就會立即用麻醉和冷卻的方法將其關閉。

「原因是，他們不想在沒有得到某種嚴肅的倫理指導的情況下，做一個會引發倫理問題的實驗。如果意識在這個大腦中被喚起，倫理問題就會產生。」

考慮到器官的周圍環境與其自然環境的本質區別，人體外大腦中的Gauging意識可能會很困難。

密歇根大學安娜堡分校的神經科學家George Mashour說：「我們可以想像大腦能夠具備意識能力，在沒有器官和周圍刺激的情況下，思考什麼樣的意識是非常有趣的。」

最新的研究也提出了關於腦損傷和死亡是否是永久性的問題。

紐約曼哈塞特范斯坦醫學研究所(Feinstein Institute for Medical Research)的急診醫學專家Lance Becker說：「許多醫生認為，大腦在沒有氧氣的幾分鐘內，會造成不可逆轉的傷害。」

但是豬的實驗表明，即使沒有外界的支持，大腦的存活時間也可能比之前人們所認為的要長得多。

Becker說：「這篇論文就像一枚手榴彈，顛覆了我們以往的認知。我們可能大大低估了大腦恢復的能力。」

這項發現可能對器官捐贈產生實際和倫理上的影響。

在一些歐洲國家，心臟病發作後無法復甦的急救人員有時會使用一種系統，通過向身體泵入含氧血液來保存器官以供移植——但不是向大腦。

俄亥俄州克利夫蘭凱斯西儲大學(Case Western Reserve University)的生物倫理學家斯圖爾特揚納(Stuart Youngner)說，如果BrainEx等技術得到廣泛應用，延長復甦窗口的能力可能會縮小合格器官捐贈者的數量。

他補充道：「潛在捐贈者(他們甚至可能不是捐贈者)的利益與等待器官移植的人之間存在著衝突。」

未來要走的路還很長

與此同時，科學家和政府不得不面對與在沒有身體的情況下，創造有意識大腦的可能性相關的法律和倫理困境。

科赫說:「這真的是一片無人地帶，法律可能必須進化才能跟上潮流。」

科赫希望在任何研究人員試圖誘導一個脫離肉體的大腦產生意識之前，能有更廣泛的倫理討論。「這是一大步，一大步，」

他說。「一旦我們這麼做了，就不可能逆轉。」

也有許多網友們也對此次研究表示擔憂：這就是殭屍啟示錄的開始嗎？

但在超模君看來，若是大腦復活的技術能夠成真，能夠讓諸如愛因斯坦這樣的偉人的大腦得到「永恆的生命」，也未嘗不會加速推進人類文明的進步。

本文系網易新聞·網易號「各有態度」特色內容

部分資料來源於網路

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