作者 | Dorothy
來源 | 醫(yī)學(xué)界
死亡，是不可逆的嗎？科幻電影中，身體已經(jīng)死亡而大腦還能思考的劇情，真的能實(shí)現(xiàn)嗎？
圖1 電影《源代碼》中，肉體已經(jīng)死亡的主角，意識(shí)還在幫助軍方破案
最新一期的Nature封面文章令人們對(duì)死亡的看法天翻地覆：科學(xué)家成功恢復(fù)了已經(jīng)死亡的豬大腦的部分功能[1]。
既往人們根深蒂固地認(rèn)為，大腦的血供一旦停止，神經(jīng)元也將迅速發(fā)生缺血壞死，其功能不可恢復(fù)；即使血供停止只有數(shù)秒或數(shù)分鐘，腦的結(jié)構(gòu)功能也會(huì)受到不可逆的損害[1]。
然而，從上世紀(jì)開始，就一直有人試圖挑戰(zhàn)這個(gè)觀念。有科學(xué)家曾在動(dòng)物心臟停跳后立刻將大腦降溫、將血液或?qū)嶒?yàn)用液體泵入腦供血血管，還能讓大腦存活一段時(shí)間[2]。還有研究曾顯示離體一段時(shí)間后的腦細(xì)胞仍有某些功能，比如分泌蛋白[3]。但是，此前還沒有人試過讓已經(jīng)“死”了好幾個(gè)小時(shí)的大腦“復(fù)生”。
而如今，Nature上的這項(xiàng)研究顛覆了人們的認(rèn)識(shí)。
這項(xiàng)研究由由耶魯大學(xué)科學(xué)家們進(jìn)行。他們選取了屠宰場宰殺的豬的腦子為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。這些豬頭顱已和身體離斷，豬肉用作加工食品，原本這些大腦將被丟棄，但是在科學(xué)家手里，它們得到了“重生”——
是真的，重生。
在實(shí)驗(yàn)用豬死亡4小時(shí)后，科學(xué)家將一些大腦連接上了一種特殊裝置——BrainEX。
BrainEx是耶魯大學(xué)研究者設(shè)計(jì)制造的、專門用于研究離體大腦的體外灌注系統(tǒng)。灌注系統(tǒng)通過雙側(cè)頸動(dòng)脈連接大腦的循環(huán)系統(tǒng)，傳感器將持續(xù)灌注轉(zhuǎn)化為脈沖式的灌注。
圖4. BrainEx 與大腦的連接圖
實(shí)驗(yàn)大腦一共分為四組。在取得大腦的4小時(shí)后，實(shí)驗(yàn)組注入特殊的灌注液BEx，對(duì)照組注入對(duì)照液，兩組灌注均持續(xù)6小時(shí)，一共試驗(yàn)10小時(shí)；一組不連接灌注系統(tǒng)，僅放置10小時(shí)；以上三組在試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行處理觀察，還有一組在取得后沖洗1小時(shí)就進(jìn)行處理觀察，作為離體時(shí)間最短的正常對(duì)照。研究者觀察了腦和神經(jīng)元的的結(jié)構(gòu)、代謝活性、以及細(xì)胞的功能。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，BrainEx能夠很好地恢復(fù)腦血液循環(huán)系統(tǒng)中的血流，甚至連毛細(xì)血管都能得到良好灌注，血管對(duì)擴(kuò)血管藥物也有反應(yīng)。
與對(duì)照組相比，BEx灌注實(shí)驗(yàn)組神經(jīng)元形態(tài)和密度得以保持（圖5）。
圖5. 神經(jīng)元染色?？梢夿Ex灌注組的神經(jīng)元形態(tài)和1小時(shí)組類似。從上至下分別是：1小時(shí)組，放置10小時(shí)組，對(duì)照液灌注組，BEx灌注組。
神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞也保存完好。且注射炎性刺激物后，膠質(zhì)細(xì)胞釋放炎癥介質(zhì)的能力與正常對(duì)照無異（圖6）。
圖6. 星形膠質(zhì)細(xì)胞的免疫熒光染色，可見BEx灌注組的膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)和1h組類似。從左至右分別是：1小時(shí)組，放置10小時(shí)組，對(duì)照液灌注組，BEx灌注組。
另外，研究者還發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元內(nèi)的線粒體、外包裹的髓鞘結(jié)構(gòu)均完好；突觸結(jié)構(gòu)保存完好，神經(jīng)元產(chǎn)生動(dòng)作電位的能力完好；腦細(xì)胞對(duì)灌注液中的氧和葡萄糖利用能力、釋放二氧化碳的能力與正常對(duì)照相比無下降。
這些結(jié)果連研究者們自己也始料未及。“我們的研究顯示了細(xì)胞的死亡是循序漸進(jìn)的，有些過程可以被推遲，阻止甚至逆轉(zhuǎn)?！闭撐牡耐ㄓ嵶髡逽estan說?！拔覀儚奈聪氲轿覀兡軌颢@得這樣的結(jié)果——細(xì)胞功能能保存到這個(gè)程度。我們真的很震驚。”
一直以來，很少有方法能研究完整大腦的功能，這套系統(tǒng)提供了一個(gè)可能的手段；卒中、腦損傷等疾病的治療也有可能從中獲益。但研究者也指出，若要將BrainEx系統(tǒng)應(yīng)用于人體，還有很長一段路要走。灌注液中的成分有可能引發(fā)過敏反應(yīng)，而倫理學(xué)方面的問題更是不容忽視[5]——重啟大腦生物學(xué)功能，是否也能重啟大腦的意識(shí)，甚至思維、情緒、人格？
這次研究團(tuán)隊(duì)尚未觀察到遍及整個(gè)大腦的同步電活動(dòng)——同步電活動(dòng)才意味著大腦高級(jí)功能的重建，甚至是意識(shí)的恢復(fù)。研究者認(rèn)為，“重啟”大腦電活動(dòng)可能需要一次外來的電刺激，或者讓細(xì)胞在保存液中灌注時(shí)間更長，來恢復(fù)已受損的細(xì)胞功能。
然而，在已經(jīng)死亡的生物上重新激起意識(shí)，換句話說，有意識(shí)而沒有身體的存在，這是前所未有的。
研究者對(duì)這個(gè)問題也有提前認(rèn)識(shí)。團(tuán)隊(duì)的另一名科學(xué)家Latham說，他們對(duì)此有充分準(zhǔn)備——如果觀察到了同步電活動(dòng)，將使用麻醉藥和低溫抑制這種電活動(dòng)。在面對(duì)這個(gè)問題的倫理標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管機(jī)制出現(xiàn)之前，“重啟意識(shí)”不應(yīng)繼續(xù)下去[5]。
離體大腦的意識(shí)將會(huì)是什么樣？密歇根大學(xué)教授Mashou認(rèn)為，“一個(gè)沒有其他器官、沒有外周刺激的大腦，產(chǎn)生出來的意識(shí)會(huì)是什么樣？這個(gè)問題難以想象?！?/p>
另外，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也可能會(huì)給腦死亡判斷、器官移植等領(lǐng)域帶來一番震動(dòng)。
Case Western Reserve大學(xué)的倫理學(xué)家Youngner和Hyun說，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)可能會(huì)加劇關(guān)于腦死亡的討論和爭議，加劇器官移植的兩難境地：如果腦死亡可以逆轉(zhuǎn)，那么我們還能將腦死亡患者的器官移植給他人嗎[6]？
在歐洲，急診科醫(yī)生會(huì)給因心臟驟停而死亡的病人泵入氧合后的血液，以此來保存他們的器官用于移植。如果死亡的大腦能夠用BrainEx這類系統(tǒng)保存，那么器官捐獻(xiàn)、移植的標(biāo)準(zhǔn)可能要重新考量[4]。
參考文獻(xiàn)：
[1]Vrselja, Z. et al. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1099-1 (2019).
[2]Jeffrey L. Saver. Time Is Brain—Quantified. Stroke. 2006;37:263–266
[3]White RJ, Albin MS, Verdura J at al. Isolation of the monkey brain: in vitro preperation and maintenance. Science. 1963, 13;141(3585):1060-1.
[4]Verwer RW, Hermens WT, et al. Cells in human postmortem brain tissue slices remain alive for several weeks in culture. FASEB J. 2002 Jan;16(1):54-60.
[5]https://www.nature.com/articles/d41586-019-01216-4#ref-CR2
[6]https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190417132805.htm
[7]https://www.statnews.com/2019/04/17/pig-brain-cellular-function-restored-after-death/。
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