一項最新實驗似乎讓人類離永生又向前邁進了一步。耶魯大學研究人員發現,通過支持系統向已死亡的豬腦提供人工血液,可以防止重要神經功能退化。
耶魯大學醫學院于2019年4月提供的圖像組合顯示了神經元的染色顯微鏡照片,右圖是注入血液替代漿的大腦。(美聯社圖)
新研究的高級作者——神經科學教授賽斯坦(Nenad Sestan)博士指出,死豬腦中可以觀測到血流和一些能量消耗,但神經回路中并未顯示出更高級別的活動,包括認知所需的電流活動。
盡管如此,這個名為BrainEx的新實驗系統仍然是一項突破,并且引起了輿論對于對其更廣泛應用——例如應用在人類的猜測,而這其中不可避免會涉及到倫理爭議。賽斯坦和他的共同作者也寫道:“這種可能性也提出了重要的道德問題。”
美國國立衛生研究院臨床中心生物倫理學系主任格雷迪(Christine Grady)提出疑問:“BrainEx是否可以與人類大腦一起使用?未來有沒有可能恢復更多的大腦功能?”她補充說,該研究并沒有解答這些“邏輯問題”,但“隨著科學的進步,現在和未來這些問題都會出現。”
這項最新研究由美國國立衛生研究院的BRAIN計劃資助,實驗結果周二發表在《自然》雜志上。
死亡的數分鐘后,血流停止會對人類和其他先進哺乳動物的大腦造成不可逆轉的損害,這是研究大腦動力學的科學家繞不開的障礙。對此,賽斯坦和他的同事創建了一個系統,旨在減緩死后腦組織退化的過程。
他們在豬肉加工廠的死豬大腦上應用了實驗性的BrainEx系統,該系統將攜帶營養物質和氧氣,以及穩定化合物和活性阻滯劑的血液替代液注入每個大腦的主要動脈。
研究共同作者之一丹妮埃拉(Stefano Daniele)解釋說,在神經元被剝奪氧氣和血液流動之后,它們“開始非常迅速地活動,具有諷刺意味的是,這導致它們自己消亡。”這種被稱為興奮性毒性的活動需要被平衡以保護神經元,這就是為什么需要活動阻滯劑的原因。在這次實驗中,研究人員使用了通常給予癲癇癥患者的鈉通道阻滯劑。
接下來,他們使用超聲成像——MRI和CT掃描來檢查細胞是如何運作,以及血流和大腦結構如何隨時間變化。
注入這種溶液的豬腦,與注入缺乏必需成分的溶液相比,大腦死亡后4小時,它們顯示出細胞死亡放緩,血管結構和循環功能恢復,保留了解剖學和細胞結構,并恢復了一些細胞炎癥反應,以及突觸和活躍代謝的自發神經活動。
賽斯坦強調,該研究仍處于早期階段。 “目前這不適用于人類。這不是一個活生生的大腦”,它只是一個“細胞活躍的大腦”。
實驗的未來目標是,使用“相同的范例,相同的豬腦,沒有其他東西”的情況下,延長大腦活躍時間。
國家精神衛生研究所BRAIN計劃的團隊負責人米奇納(Andrea Beckel-Mitchener)指出,該實驗“沒有顯示出正常腦功能的復蘇或恢復,只是恢復了腦組織的彈性。”但她同時表示,結果仍然令人驚訝,因為人們不知道“腦血管在失去血流后仍能保持一些健康的功能。”
她將BrainEx描述為“一個真正的突破”,并期待將其用作理解腦創傷和中風等基礎生物學以及其他疾病的工具,也可用于測試實驗藥物如何影響經3D布線的大腦。
與新研究一起發表的一篇社論的作者寫道:“涉及保存或恢復整個大腦的研究需要新的指導原則,因為用于此類研究的動物最終可能會出現在灰色區域中,沒有活著,但并非完全死亡。”
格雷迪指出,“對于人類實驗有著明確規定。一旦人類死亡,他們的組織進入實驗室中,對可以做的事情的限制就會少得多。”她說,可能需要“新規則”。