「基本上死了，但稍微還活著」：腦復甦試驗後，腦死亡要重新定義？

用於食品加工的生豬不受實驗動物福利法規的保護。

來源：Rodolfo Buhrer/Reuters

上個月，在一篇重磅論文中，科學家在豬死亡數小時後恢復並維持了豬腦的腦循環和部分細胞功能。這項研究在引發了人們對腦死亡和腦試驗的激烈討論。在下面這篇發表於《自然》雜誌的評論文章中，三位作者認為，亟需制定導則來指導如何在研究中使用動物，如何處理「豬腦復活」研究所引發的諸多問題。

撰文 |Nita Farahany、Henry Greely 和 Charles Giattino

來源 | Nature自然科研（ID：Nature-Research）

就在食品加工用的生豬豬頭被取下四小時後，科學家成功恢復並維持了這些豬腦的一部分細胞活動和結構。研究人員觀察到豬腦的大動脈和小血管開始有血流，出現了細胞水平的代謝和藥物反應，甚至還有自發的神經元突觸活動等。研究團隊配置了一種特殊溶液，並利用泵和過濾設備組成一個系統——BrainEx，讓溶液在離體豬腦中循環。該溶液無細胞、抗凝、含有血紅蛋白氧載體和各種藥物試劑。

這項極其重要的研究發表在了《自然》上，讓我們離擁有細胞功能完好的動物甚至是人類全腦模型更近了一步。目前，動物和人類大腦的細胞可以在培養基中維持數周的時間，但從分離細胞中獲取的信息畢竟有限。組織切片雖然可以揭示局部結構組成情況，但卻不足以回答關於功能和全腦連接的複雜問題，因為大部分三維結構都在組織製備的過程中丟失了。

Brain Ex 利用灌注系統管道與豬腦的頸動脈相連，可以形成一個閉合迴路。這一循環迴路中的灌注液包含了氧氣以及血液中的營養成分，通過系統的工作，灌注液可以運送至大腦中心區域，可以完全模擬血液在腦部中的血液循環。

這項研究還牽出了一系列倫理問題。研究中並無證據顯示存在任何全腦電活動——也就是不存在與意識有關的高級大腦功能；而且也不存在能感知環境和產生感官體驗的跡象。即便如此，這項研究還是打開了各種可能性，也讓我們不得不正視現行實驗動物管理規定的潛在局限性。

我們認為從根本上說，這項研究對長期以來如何定義動物或人類是活體的假設提出了挑戰。

什麼跡象？

本次研究團隊的成員主要來自耶魯大學醫學院，研究所使用的豬腦在腦電圖上的腦活動顯示為一條水平線。但凡實驗過程中有任何程度的感知恢復，且不談意識恢復，都會在α（8–12?Hz）和β（13–30?Hz）範圍內出現低振幅腦電波。通過諮詢美國國立衛生研究院（NIH）「腦計劃」神經倫理工作組，並與我們討論過後，研究人員事先聲明，一旦檢測到類似活動，他們就會給豬腦注射麻藥，防止出現類似疼痛或痛苦的體驗，同時降低大腦溫度，讓活動很快中止。

研究人員已經在研究整個大腦，並能在動物和人類大腦切片中維持幾秒到幾分鐘的細胞活動。因此，從表面上看，在沒有腦電活動的情況下，BrainEx研究所引發的問題與那些使用死後動物或人腦組織的研究相比，並無根本性差異。

目前，神經科學家等業內專家至少在兩個問題上達成了一致意見。第一，哺乳動物大腦的血流一旦中斷，在幾秒到幾分鐘內，大腦的神經活動和意識就會無法挽回地喪失；第二，除非能快速恢復供血，否則就會朝著幾乎不可逆的細胞死亡和機體死亡的方向發展。

這項研究所使用的豬腦在實驗前的4個小時里沒有獲得任何氧氣、葡萄糖或其它營養物質。正因為如此，研究打開了科學家之前不敢設想的全新可能。

就拿沒有腦電活動來說，腦電活動可能在豬被宰殺時就一去不復返了。不過，還有一個可能性，就是缺少腦電活動是研究設計的一個初衷。研究人員在配比溶液時使用了好幾種能抑制神經活動的化學試劑，他們假設細胞活動減少會讓組織更有可能表現出恢復跡象。如果研究人員在某個階段拿走了這些抑製劑，那麼團隊可能會檢測到腦電活動。

另一個有待研究的可能性是，需要有類似心臟休克療法的東西，才能重啟大腦神經元放電並達到一個可檢測的水平。或者，需要超過6個小時（BrainEx的灌注時長，之前還有4小時的死後間隔），細胞才能恢復到可以出現這類腦活動的程度。醫生有時會把剛剛心臟病發作的患者的體內核心溫度降低，誘導低溫昏迷。這麼做有助於減少大腦水腫導致的損傷，同時促進細胞修復。在這種情況下，患者可能需要接受至少24小時的「冷卻療法」。

有一點毋庸置疑，我們需要更多數據，包括讓其它團隊在實驗室中重複BrainEx的結果。這讓我們想起了1987年的電影《公主新娘》中的一句台詞：「基本上死了和完全死了是有很大差別的。基本上死了就是稍微還活著。」雖然我們面前還有很多未知數，但是我們有方法在哺乳動物死後幾個小時讓它的大腦看起來「稍微還活著」，這件事本身所具有的意義足以引起倫理學家、監管部門以及整個社會的深刻思考。

動物研究

需要澄清的是，BrainEx研究並未違反任何研究倫理。研究團隊諮詢了耶魯大學的動物管理和使用委員會（IACUC），IACUC專門負責確保實驗動物的使用符合美國聯邦資助研究項目法規的要求。委員會當時認為沒有監督的必要，因為作為牲畜飼養的豬並不屬於動物福利法的保護範疇，而且這些豬是在研究開始前就被屠殺了。美國1966年通過的《動物福利法案》是迄今唯一一部規定研究中應該如何對待動物（活體動物或死亡動物）的聯邦法律，其中明確排除了為了食品加工而養殖的動物。與此同時，主要通過NIH資助大部分美國動物研究的機構——美國公共衛生署，並未明確規定動物死後的任何保護措施。

如果這項研究是在美國境外開展的，相關倫理或監管機構的回應基本上也會是一樣的。歐盟的《研究用動物保護指令》旨在避免（或最大程度減少）活體動物遭受的疼痛、傷害或痛苦，也同樣將用於農業生產的動物排除在外。在中國，科技部和各省科技廳都竭力確保研究人員遵守當地規章條例，並遵守國家標準《實驗動物福利倫理審查指南》。同理，該指南的保護對象也不包括作為食物用的動物，而且其主要目的在於讓活體動物免於或減少遭受痛苦。

我們認為，需要針對全腦保存或恢復研究制定全新指南，因為這類研究所使用的動物可能會處於一個灰色地帶——既不是活的，也沒有完全死去。我們在此提出五大主要問題。

女性剪影背後的作品展示了一位上世紀50年代經歷了癲癇手術的一位患者的大腦切片。

來源：Brian Snyder/Reuters

首先，研究人員應如何檢測意識或知覺的跡象？腦電活動本身並不能作為大腦有意識的可靠指標，全麻患者體內也可以檢測到腦電活動。將腦電活動作為該指標的前提是，要能同時檢測出經顱磁刺激（TMS）反應——經顱磁刺激是一種在患者頭部附近放置電磁線圈以刺激腦活動的無創手段。再結合其它指標，我們就能確定大腦的擾動複雜指數，藉此鑒定意識水平。此外，近來基於功能磁共振成像的人體研究顯示，特定模式的神經元活動或能作為一種與意識的關聯。

第二，對於這類腦灌注研究來說，哪些物種可以作為合適的模型？以及，需要哪些研究和結果才能證明使用其它模型的合理性？（我們認為在目前階段，研究人員應該謹慎選擇其它哺乳動物進行實驗，尤其是豬、狗或靈長類。）

第三，在我們掌握更多信息之前，僅靠使用神經元活動抑製劑是否足以防止出現與知覺有關的能力，比如感覺疼痛的能力？研究人員可能需要在使用和不使用神經元活性抑製劑的情況下，給小鼠或大鼠使用BrainEx或類似系統，以便更好地理解這些抑製劑的作用。

第四，在後續研究中，哪些情況下應該使用麻藥，從而避免任何類似於疼痛或痛苦的感受？以及在什麼情況下可以允許不使用麻藥？（我們認為在目前階段，由於未知數太多，必須強制後續研究使用麻藥。）

最後，BrainEx或類似的人工循環系統應該運行多長時間？這種系統的有效作用可能只能持續一段時間，或者說，恢復程度存在一個極限。這類信息有助於我們開展風險與收益分析。

人類研究

雖然前路漫漫，但是將來某一天，研究人員或許會考慮在因為缺氧造成腦損傷的人類身上使用類似BrainEx的系統。目前看來，神經科學家和內科醫生都認為這種原因導致的細胞死亡是不可逆轉的。治療時通常需要藉助患者剩下的健康腦組織，來幫助患者恢復行動和其它能力。

在建立體外人腦模型前，以及在臨床使用大腦灌注前，研究人員需要讓公眾獲得足夠的信息，使其可以做出知情選擇。根本問題是，患者或捐贈者需要明白哪種類型的腦活動可以恢復以及這種活動意味著什麼。他們還要明白局部恢復的幾率，並理解這背後的含義。

另一個問題是，如果有的話，哪些信息可以從大腦中恢復。許多研究小組正在尋找方法，嘗試解碼活人的神經活動，比如研究他們的記憶或他們在夢中看到的畫面。那麼，這些方法將來是否可以用於死後的大腦？

這些可能性（如果真的能實現的話）遠在遙遠的未來。但我們需要現在就對其中的某些可能性進行思考。全球已有幾百人付費將自己的大腦冷凍保存起來，寄希望於科學家有一天能讓他們的大腦復活。這讓我們不免聯想到這項大腦灌注研究發表後會被用於其它目的。

指導方針

雖然BrainEx團隊給出了有關器材、灌注液和實驗方法的詳細信息，但重複實驗並不容易。首先，這些研究人員和他們所在的研究所以及NIH應該加快向其它研究人員和研究所轉移相關技術和知識。任何後續獨立研究都應保持和這項研究一樣的透明度。

最關鍵的是，未來的研究人員需要一份指南，幫助他們應對這項研究所帶來的潛在的科學、倫理和政治問題。

這一點已有先例可循。2005年，美國醫學研究所與美國國家研究委員會共同發布了《人類胚胎幹細胞研究指南》，隨即成為全球人類胚胎源幹細胞研究的指導方針，國際幹細胞研究學會幾乎全部採用了該指南內容。另外，業內一直竭力制定人類基因組編輯研究指南的做法也值得借鑒。這裡的關鍵參與方包括美國國家科學院、美國國家醫學科學院、英國皇家學會、香港科學院、中國科學院與納菲爾德生物倫理委員會。

在其它方面，比如生物醫學工程、人工智慧以及圍繞死亡定義的辯論，全球各地正在舉行各種國際會議，以期各國能達成共識，制定框架，推動負責任的科學進程。

我們認為，這項大腦復甦研究需要國際社會給予同等的關注。NIH「腦計劃」神經倫理工作組開了一個好頭，他們於2018年舉辦了一場研討會，探討人類神經組織方面的研究，並於12月發布了指導守則。

廣大市民也需要參與進來。僅讓非科學人士參與制定此類研究的倫理界限，並不能保證最終結果會得到公眾的接受，這從本質上來說也是沒有必要的。但不理會其他利益相關方的聲音只會增加結果受到否定的幾率。

我們認為，應該立即就這類研究的發展方向展開探討，不宜再等後續研究了。耶魯大學團隊本著負責任的態度，先後諮詢了學校的IACUC、耶魯的生物倫理學家、NIH的項目官員，甚至是NIH的神經倫理工作組。這些研究人員把該做的都做了，而且可能比大部分人做的都更周全，這一切就是為了保證自己在這片倫理分析的空白區做出正確的事情。

那麼，是時候填補上這片空白了。

版權聲明：

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《消失的動物——滅絕動物的最後影像》

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