根据目前的科技水平,神经学家和脑科医生都普遍认为,哺乳动物的大脑非常脆弱,大脑细胞的死亡是一个快速而不可逆的过程。大脑本身不具有长期储存物质和能量的功能,一旦切断氧气和血液供应,脑电波活动和意识在几秒钟内就会消失,随后在几分钟内,维持脑部细胞生存的营养物质就会完全耗尽,然后是一系列的脑组织损伤和死亡,导致广泛的、不可逆转的大脑功能退化。除非迅速恢复血液循环,否则脑死亡的过程是不可逆转的。在这一主流的学术观点的支持下,世界上有几十个国家都通过了法律,认定脑死亡属于真正的死亡。
然而,对此科学界也有不同的意见。美国加州大学洛杉矶分校的心理和神经外科副教授马丁蒙蒂(MartinMonti)博士认为,脑死亡是一个比较漫长的过程,需要一定的时间,而不是几秒钟或几分钟。无独有偶,美国耶鲁大学医学院神经学家NenadSestan教授的团队的主要研究方向是大脑的发育和进化,他们开发了一种BrainEx大脑血流灌注系统,灌注液是一种独特配方的化学药剂,可以模拟人体正常体温37℃下的脉动血流,给大脑恢复血流供应。他们在实验中发现,小块的脑组织样本即使在死后数小时,依然可以观察到细胞活动的迹象。
BrainEx大脑血流灌注系统
为了进一步探索这一发现,Sestan教授团队利用猪的完整大脑开展实验。他们从美国的一家屠宰场里,找来了32只新鲜的猪头,带回耶鲁大学医学院的实验室。研究人员在猪头与身体分离4个小时后,将它们与BrainEx系统相连,将灌注液注入大脑组织,同时观察血液循环和细胞活动。研究小组发现,在持续了6个小时的灌注过程中,中枢神经系统中的免疫系统和血液循环开始工作,脑细胞的死亡减少了,脑组织的完整性得到了保护,更为惊人的是,一些退化的脑细胞的功能得到了恢复,数十亿神经元开始正常活动,甚至出现了自发的突触(信号传递)活动。这一系列现象表明,在与身体分离后几小时,猪脑们的活动能力得到了部分的恢复。
BrainEx大脑血流灌注系统
这项研究证明了大型哺乳动物完整的大脑在血液循环停止数小时后,仍然保留着恢复功能的能力。大脑细胞的恢复能力超出了科学家的想象,在供血中断之后,脑细胞的死亡并不是迅速的溃败,而是经历了一个更为缓慢的过程。此项研究的主要作者,神经学家NenadSestan教授相信这项技术未来可以应用于人类。
然而,要证明一个人死后仍旧可以恢复意识,还有很长的路要走。这次实验中,研究人员并没有观察到与意识、知觉和其他高级功能相关的脑电波,也没有大范围的复杂全脑活动。此外,受到灌注液供应的限制,灌注实验只维持了6小时,因此靠灌注能够维持多久,目前还很难说。Sestan教授表示,BrainEx系统距离人体应用还要克服许多障碍,而第一个技术障碍就是必须把大脑从头骨中取出来。此外,实验系统与正常的生命体内条件有很大的不同,使用的灌注液缺乏人体血液中的许多成分,比如免疫细胞;另外,出于人道主义的考虑,避免猪脑恢复意识后感到“痛苦”,在注入猪脑的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,同时也防止大脑活动重新开始。
这项研究结果在医学、法律、伦理等各个领域都引起了轩然大波。
医学领域认为这项研究结果对未来的治疗技术研究很有帮助。有学者提出,类似于BrainEx的灌注系统,未来可能用于治疗人类因缺氧造成的脑损伤,又或者可以帮助科学家在器官上而不是人身上测试治疗退行性脑疾病的药物,还可能为中风患者恢复打开了大门。
这项研究结果挑战了关于死亡的认知,也挑战了判定脑死亡的法律依据。在人类历史上,总以为死亡似乎是非常简单的事。但现在,许多领域重新开始质疑什么才是不可逆转的真正死亡。
最近几十年,国外许多用于移植的器官都是从被宣布脑死亡的人身上摘取的。如果类似于BrainEx的技术未来可以用于人类,那么这些被宣布脑死亡的人就成为了脑康复治疗的患者,而不能作为器官捐赠者。
作者本人也谈了对于科技伦理的看法,反对滥用脑灌注技术,认为未来任何涉及人类组织或“死亡”动物组织中可能恢复全脑活动的研究都应该在严格的伦理监督下进行。然而事与愿违,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。
结语
这32颗猪脑在与身体分离4个小时之后超常发挥,撼动了人类对死亡的认知,给脑损伤患者和付费冷冻大脑的投机客带来了希望。
这项研究的全部结果发表在《自然》杂志上。原文链接如下: