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经点科学丨猪脑“死”而复“活”:我还可以抢救一下?

2019年04月19日 11:17   来源:经济日报-中国经济网   

  《自然》杂志4月18日刊发了一篇重磅论文,展示了一个惊人发现:耶鲁大学医学院的科学家们通过一种叫做BrainEx的系统,可以让死亡4小时后的猪脑恢复其脑循环和部分脑细胞功能。这一发现掀起轩然大波,因为这或许将重新定义“脑死亡”的概念。

  这篇论文是自然杂志封面文章。

  大脑真的死亡了吗?

  人们通常以“不可逆的深度昏迷、自主呼吸停止、脑电波平直、脑干反射消失”作为脑死亡的判断标准。世界上有几十个国家通过了脑死亡立法,认定脑死亡就是真正的死亡。

  脑死亡确实有科学依据:哺乳动物大脑对于供氧水平的下降极其敏感,短时的血流中断就可引起氧气和能量存储快速消耗,引发神经元死亡和脑损伤,导致神经活动和意识的丧失。如果不能立刻恢复供血,脑内神经细胞将进入无法挽救的凋亡过程,直至脑死亡。

  但部分研究者却提出疑问:这种脑缺血损伤级联反应,在血流中断后的短时间内是否不可避免?

  耶鲁大学医学院的内纳德·塞斯坦团队就产生了这样的猜想,他们假定,即便已经死亡几个小时,哺乳动物特定的细胞脑活动或许还是能够部分恢复。

  为了验证这个猜想,他们将目光瞄准了学校附近的屠宰场。他们从那个屠宰场获得了约300只猪头(对的,只是猪头,可怜的猪们,这是彻彻底底的断头杀!),将猪大脑从颅骨中取出,其中32个大脑被连接在一台名为BrainEx的系统上。BrainEx这个名字,在英文中的意思是“前任大脑”,你感觉到这个名字的嘲讽和恶意了吗?

  BrainEx系统。论文配图。

  BrainEx系统包含记录软件、搅拌装置、液体容器、泵等各种设备装置,能够模拟正常体温(37摄氏度)下的脉动血流,向脑细胞输送营养和氧气。32只“幸运”猪脑被连入BrainEx系统。在这些6-8个月大的猪们死了四小时后,研究人员开始向猪的大脑静脉和动脉中注入温热的防腐剂溶液。注入猪大脑的防腐剂溶液,可以模拟血液流动,向大脑细胞提供营养物质和氧气。BrainEx灌注的持续时间大约是6小时。

  内纳德·塞斯坦团队发现,与没有接受BrainEx灌注的对照组大脑相比,得到BrainEx灌注的大脑表现出了巨大差异。它们在6个小时的人工血液灌注中,脑细胞能进行氧代谢和糖代谢,神经元能对电刺激产生反应,循环系统可以工作,神经元的形状、大小、网络结构和功能看上去比对照组大脑更接近正常状态。

  “我们从未想到我们能将大脑功能恢复到这个级别。”内纳德·塞斯坦说,BrainEx系统的重点是恢复猪大脑中的微循环,让氧气和养分进入大脑中的微小血管中。以上发现表明,大脑拥有的细胞恢复功能强于此前预期,而且血流中断后的细胞功能退化可能是一个缓慢而非快速的过程。

  原来哺乳动物大脑并没有我们当初以为的那么脆弱!

  大脑真的复活了吗?

  这个实验是否意味着,这批猪大脑已经死而复活?

  并不是。

  研究团队在整个实验过程中监测了大脑神经元的放电活动,随时准备着,如果看到脑器官有可能恢复意识的迹象,就使用麻醉剂来阻止大脑复活的可怕场景出现。

  但在这项研究中,没有证据显示存在与意识、认知或其它更高阶的脑功能相关的全脑电活动。也就是说,猪脑没有恢复意识。内纳德·塞斯坦说:“我们只是在尽量延缓不可避免的死亡,大脑最终将无法恢复功能。”

  有没有可能真正复活大脑呢?

  内纳德·塞斯坦团队表示,重启大脑活动可能需要电击,或者将注入的富氧溶液长时间保留在大脑中,以使脑细胞能够从缺氧导致的损伤中恢复过来。

  但他们并没有打算这么做,因为这在科研伦理上走得太远,令人惊悚。研究团队甚至在BrainEx灌注液中加入了阻止神经元放电的化学物质,以保护神经元免受损害,并防止大脑活动重新开始。如果不使用这些药物,大脑有没有可能产生全脑电活动并恢复意识?现在还不知道。而一旦大脑恢复意识,我们就必须面临这样的伦理拷问:单独的大脑可以算做一个活着的生命吗?

  研究团队认为,该技术并非旨在实现脑移植或大脑功能的长期维持,而是用于提高我们对大脑组成和功能的理解,并为昏迷患者、癌症患者和痴呆症患者以及其他神经系统疾病开发潜在的疗法。

  脑灌注技术会被滥用吗?

  同一期的《自然》还发表了两篇相关的评论文章,讨论了这项研究面临的伦理争议。

  美国凯斯西储大学医学院的两位教授斯图尔特·扬格纳和玄仁洙撰写了其中一篇评论文章,认为这项研究可能激化有关人体器官移植的争论。“随着脑复苏科学的进步,一些为挽救或恢复人脑所做的努力可能看起来越来越合理——放弃此类尝试而倾向于获取移植器官则可能显得不那么合理。”

  确实如此。在大多数国家,一个人脑死亡,就意味着他可以被依法宣告死亡。而最近几十年,大多数用于移植的器官都是从那些被宣布脑死亡的人身上摘取的。如果BrainEx灌注技术被改进后用于人类,那些被宣布脑死亡的人,恐怕应该等待脑复苏,而不是成为器官捐献者?

  生存,还是死亡?这是个问题!

  在另一篇评论中,美国杜克大学的妮塔·法拉哈尼及其同事指出,这项研究开启的种种可能性突显了“当前关于研究用动物的监管规定所存在的潜在限制”。

  妮塔·法拉哈尼呼吁制定指南,帮助研究人员应对这项研究所引发的种种伦理困境,因为该研究“对长期以来有关如何认定动物或者人类是否存活的假设提出了质疑”。

  内纳德·塞斯坦团队曾向耶鲁大学动物保护与利用机构委员会寻求伦理指导。委员会决定没有必要进行监督,因为这些猪是作为家畜饲养的,不受动物福利法的约束,在研究开始前就被宰杀了。但后来的研究成果显示,这些动物可能处于灰色地带——既不是活着,也不是完全死亡。

  研究人员应该如何检测意识或知觉的迹象?哪些物种适用于这类研究?应该在哪些情况下使用麻醉药,以避免产生类似疼痛或痛苦的体验?人工循环系统应该运行多长时间?

  其实,世界各地已有数百人付费冷冻和储存大脑,希望有一天科学家们能让他们复活。BrainEx研究发表后,脑灌注技术确有可能遭到滥用。

  未来的世界,会不会出现仅以大脑存活的人类?

  (经济日报经点科学工作室 记者:佘惠敏)

(责任编辑:张雪)

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