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耶鲁大学重磅研究:猪大脑在死亡4小时后复活
耶鲁大学重磅研究:猪大脑在死亡4小时后复活
2019/4/18 3:08:19 | 浏览:788 | 评论:0

耶鲁大学重磅研究:猪大脑在死亡4小时后复活

近日,Nature封面重磅发布耶鲁大学最新研究:猪大脑在死亡4小时后成功复活,并维持了至少6小时。该系统名为BrainEx,是一套类似透析机一样的体外人工循环程序,将实验溶液泵入大脑。但是该研究同样掀起了一波道德伦理的舆论浪潮。

你对死亡一无所知。

过去,我们会一致认为:脑死亡,即宣告着生命活动的终结。这个观点在医学界和法律界也盛行已久。

然而,今日Nature封面文章便向“死亡”投掷了一枚重磅炸弹,颠覆了人们的认知——猪大脑在死亡4小时后复活了!消息一出,便引发了一场规模不小的伦理激辩。

来自耶鲁大学的科学家们构建了一个名为BrainEx的系统,向脑细胞输送营养和氧气来模拟血液流动——该系统让死亡数小时的猪大脑恢复了脑循环和部分脑细胞功能,并至少维持了6小时!

耶鲁大学重磅研究:猪大脑在死亡4小时后复活

虽然实验中没有恢复意识,但是研究人员提出的这一发现可能产生的伦理问题,甚至是关于死亡的本质等更根本的问题。同时,可能会对复苏人和移植器官的死亡指南协议的法律和医学定义产生根本性影响。

BrainEx:模糊了“生”与“死”的界限

“在人类历史的大部分时间里,死亡是非常简单的事。”华盛顿州西雅图艾伦脑科学研究所总裁兼首席科学家Christof Koch说。“现在,我们必须质疑什么才是不可逆转的真正死亡。”

在世界大多数国家中,当大脑活动停止或心肺停止工作时,可以认为人已经“合法死亡”。大脑的运转需要大量的血液、氧气和能量,如果没有这些重要的支持系统,即使只是缺血、缺氧几分钟,就会给大脑造成不可逆的伤害。

自20世纪初以来,科学家们就在进行一些实验,试图让大脑在心脏停止跳动之后继续保持活动,。但是之后大脑的功能如何目前还不清楚。还有研究表明,在人死后很久,从大脑中取出的细胞仍然可以进行正常活动,如制造蛋白质。基于这些发现,耶鲁大学的神经科学家Nenad Sestan想要弄清的问题是:在死亡数小时之后,我们还能够让整个大脑“复活”吗?

Sestan决定要找到这个问题的答案。在他实验室附近的一家屠宰场使用已经被杀死的32头猪的断头。他的团队将每个大脑从头骨上移开,然后将其放入一个特殊的腔室,然后用导管安装器官。在猪死后四小时后,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。

研究人员将这一系统命名为BrainEx,系统向脑细胞输送营养和氧气来模拟血液流动。注入猪大脑的防腐剂溶液还含有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。尽管如此,科学家还是在整个实验过程中监测了大脑神经元的放电活动,如果他们看到脑器官有可能恢复意识的迹象,就随时准备使用麻醉剂。

耶鲁大学重磅研究:猪大脑在死亡4小时后复活

BrainEx原理图

Sestan表示,Brain Ex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。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、癌症患者和患有痴呆症的人以及其他神经系统疾病开发潜在的疗法。

生死计时赛

研究人员测试了猪大脑在六小时内的功能。结果发现,神经元和其他脑细胞重新开启了正常的代谢功能,不断消耗糖、产生二氧化碳。而且,大脑的免疫系统似乎也在发挥作用。单个细胞和大脑切片的结构得以保留——而对照组大脑中未被注入营养和富氧溶液的脑细胞则丧失了功能。当科学家们对处理过的大脑的组织样本加电时,发现个别神经元仍然可以携带信号。

耶鲁大学重磅研究:猪大脑在死亡4小时后复活

左图是未经治疗的大脑,右图是BrainEx。绿色表示神经元,红色表示星形胶质细胞,蓝色表示细胞核。

但研究团队没有发现猪大脑中存在协调的放电模式,这是大脑复杂活动甚至是意识存在的证明。研究人员表示,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,以使脑细胞能够从任何由缺氧导致的损伤中恢复过来。

Sestan的团队已经使用其技术使猪脑保持活动状态长达36小时,但近期不打算恢复猪大脑放电活动,目前的首要任务是尽量延长并维持大脑在体外代谢和生理功能的时间。“可以想象,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。” Sestan说。“我们只飞了几百米,但我们真的可以一直飞吗?”

他还表示,BrainEx系统目前距离在人体上的应用还很遥远,首先人有头骨,要想使用该系统首先要把大脑从头骨中取出,而这只是第一个障碍。

相关伦理道德问题接踵而至

然而,支持有感知、无实体器官技术的发展对动物和人类的福利具有较为广泛的伦理意义。

耶鲁大学生物伦理学家斯蒂芬·莱瑟姆(Stephen Latham)曾与Sestan的团队合作。他说,在某些情况下,这样做可能在道德上是合理的——例如,如果它能让科学家在器官上而不是人身上测试治疗退化性脑疾病的药物。

考虑到器官的周围环境与其自然环境的本质区别,人体外大脑中的Gauging意识可能会很困难。密歇根大学安娜堡分校的神经科学家George Mashour说:“我们可以想象大脑能够具备意识能力,在没有器官和周围刺激的情况下,思考什么样的意识是非常有趣的。”

最新的研究也提出了关于脑损伤和死亡是否是永久性的问题。纽约曼哈塞特范斯坦医学研究所(Feinstein Institute for Medical Research)的急诊医学专家Lance Becker说:“许多医生认为,大脑在没有氧气的几分钟内会造成不可逆转的伤害。”但是猪的实验表明,即使没有外界的支持,大脑的存活时间也可能比之前人们所认为的要长得多。Becker说:“这篇论文就像一枚手榴弹,颠覆了我们以往的认知。我们可能大大低估了大脑恢复的能力。”

这项发现可能对器官捐赠产生实际和伦理上的影响。在一些欧洲国家,心脏病发作后无法复苏的急救人员有时会使用一种系统,通过向身体泵入含氧血液来保存器官以供移植——但不是向大脑。

俄亥俄州克利夫兰凯斯西储大学(Case Western Reserve University)的生物伦理学家斯图尔特扬纳(Stuart Youngner)说,如果BrainEx等技术得到广泛应用,延长复苏窗口的能力可能会缩小合格器官捐赠者的数量。

他补充道:“潜在捐赠者(他们甚至可能不是捐赠者)的利益与等待器官移植的人之间存在着冲突。”

未来之路,道阻且长

与此同时,科学家和政府不得不面对在没有身体的情况下创造有意识的大脑所涉及的相关法律和伦理困境。正如Koch所说:“这真的是一个无人区,法律可能必须不断发展才能跟上。”

Koch希望在任何研究人员试图在无实体大脑中创建意识之前,进行更广泛的伦理讨论。“这是一个重要的步骤,”他说。“一旦我们这么做了,就是不可能逆转的情况了。”

当然,有许多网友们也对此次研究表示担忧:这就是僵尸启示录的开始吗?

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而在1955年的今天,20世纪最伟大的科学家,阿尔伯特·爱因斯坦逝世。他在1915年发表的广义相对论,直到100多年后的人们才通过事件视界望远镜“拍摄”到了黑洞,首次证明了广义相对论是正确的。

人们经常也会感慨:人间何时才能再出现一个爱因斯坦。

若是大脑复活的技术能够成真,能够让诸如爱因斯坦这样的伟人的大脑得到“永恒的生命”,也未尝不会加速推进人类文明的进步。

 

相关讯息:死脑成功"复活" 何为死亡遭挑战?

  长久以来科学家认为,人类和大型哺乳动物脑神经细胞的功能,会在死亡后由于血液供给减少而快速地造成不可逆的损伤。不过,美国国家卫生研究院(NIH)人脑研究倡议团队一项研究发现,脑细胞在迈向死亡的路上,所需的时间比起我们过往所想像的还要长。 

耶鲁大学重磅研究:猪大脑在死亡4小时后复活

  美国家卫生研究院人脑研究倡议团队一项研究发现,脑细胞在迈向死亡的路上,所需的时间比起我们过往所想像的还要长。

  在这项由美国政府贊助的研究计画中,研究团队从屠宰场取得32头猪的猪脑,每颗猪脑都长达4小时没有血液和葡萄糖的流动,符合医学标准认定的死亡标准。随后,研究团队将富含血氧的合成血液透过动脉输入猪脑,并持续运作6小时。研究团队发现,这些猪脑除了恢复基本细胞功能以外,研究团队也观察到神经元突触和免疫反应在内的部分活动短暂复甦。该项研究可望在未来对脑部创伤的患者起到帮助。不过,其衍生的医学伦理问题也有待思考。

  研究团队对实验成果感到震惊,因为这些猪脑在输入合成血液后恢复了基本的细胞功能,血液成功流通猪脑血管,在药剂的效果下血管结构恢复,整个猪脑开始吸收氧气和葡萄糖,并且释放出二氧化碳,频率与正常脑部无异。

  更令人惊讶的是,研究团队也观察到包括神经元突触和免疫反应在内的部分活动短暂复甦。虽然猪脑的意识与感知能力并没有恢复,严格上来说它们仍是"死的",且实验也没有改变死亡的定义,但是该项研究结果挑战了"缺血数分钟就会造成脑部永久受损"的说法。

  主持研究的耶鲁大学教授塞斯坦(Nenad Sestan)表示,"我们的实验结果显示,细胞死亡过程是渐进的,这个过程是可以延缓、保留,甚至是逆转。"研究结果也显示,过去人们可能没有正确评估病人被判定脑死后,大脑自我修复的能力。

  这项研究的意义在于,增加人类对脑部运作的理解,为脑部研究开启了全新的方向,而在实际层面上,有助于发展阿兹海默症、脑中风或出生时缺氧所致的脑损伤等新疗法。

  这项研究的另一层意义在于,刺激哲学与道德对"死亡"的思考。美国杜克大学(Duke University)法律与哲学教授法拉汉尼(Nita Farahany)认为,该研究"动摇了长久以来人们对于是什么使动物或人类存活的假设"。《美联社》科学记者瑞特(Malcolm Ritter)指出,要是有一天,人类失去了生命迹象,却藉由这项技术保留并恢复了脑部功能,"那到底怎样才算死亡?在医生及家属同意器官移植手术前,这会成为一个非常尖锐复杂的问题。"

  该研究周三(17日)获刊于知名期刊《自然》上。

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