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《自然》雜志重磅封面:復活死亡大腦6小時

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摘要:來自耶魯大學的科學家們構建了一個名為BrainEx的系統,向腦細胞輸送營養和氧氣來模擬血液流動——該系統讓死亡數小時的豬大腦恢復了腦循環和部分腦細胞功能,并至少維持了6小時!

【新智元導讀】今日,Nature封面重磅發布耶魯大學最新研究:豬大腦在死亡4小時后成功復活,并維持了至少6小時。該系統名為BrainEx,是一套類似透析機一樣的體外人工循環程序,將實驗溶液泵入大腦。但是該研究同樣掀起了一波道德倫理的輿論浪潮。

你對死亡一無所知。

過去,我們會一致認為:腦死亡,即宣告著生命活動的終結。這個觀點在醫學界和法律界也盛行已久。

然而,今日Nature封面文章便向“死亡”投擲了一枚重磅炸彈,顛覆了人們的認知——豬大腦在死亡4小時后復活了!消息一出,便引發了一場規模不小的倫理激辯。

《自然》雜志重磅封面:復活死亡大腦6小時

來自耶魯大學的科學家們構建了一個名為BrainEx的系統,向腦細胞輸送營養和氧氣來模擬血液流動——該系統讓死亡數小時的豬大腦恢復了腦循環和部分腦細胞功能,并至少維持了6小時!

《自然》雜志重磅封面:復活死亡大腦6小時

雖然實驗中沒有恢復意識,但是研究人員提出的這一發現可能產生的倫理問題,甚至是關于死亡的本質等更根本的問題。同時,可能會對復蘇人和移植器官的死亡指南協議的法律和醫學定義產生根本性影響。

BrainEx:模糊了“生”與“死”的界限

“在人類歷史的大部分時間里,死亡是非常簡單的事。”華盛頓州西雅圖艾倫腦科學研究所總裁兼首席科學家Christof Koch說。“現在,我們必須質疑什么才是不可逆轉的真正死亡。”

在世界大多數國家中,當大腦活動停止或心肺停止工作時,可以認為人已經“合法死亡”。大腦的運轉需要大量的血液、氧氣和能量,如果沒有這些重要的支持系統,即使只是缺血、缺氧幾分鐘,就會給大腦造成不可逆的傷害。

自20世紀初以來,科學家們就在進行一些實驗,試圖讓大腦在心臟停止跳動之后繼續保持活動,。但是之后大腦的功能如何目前還不清楚。還有研究表明,在人死后很久,從大腦中取出的細胞仍然可以進行正常活動,如制造蛋白質。基于這些發現,耶魯大學的神經科學家Nenad Sestan想要弄清的問題是:在死亡數小時之后,我們還能夠讓整個大腦“復活”嗎?

Sestan決定要找到這個問題的答案。在他實驗室附近的一家屠宰場使用已經被殺死的32頭豬的斷頭。他的團隊將每個大腦從頭骨上移開,然后將其放入一個特殊的腔室,然后用導管安裝器官。在豬死后四小時后,研究人員開始向豬的大腦靜脈和動脈中注入溫熱的防腐劑溶液。

研究人員將這一系統命名為BrainEx,系統向腦細胞輸送營養和氧氣來模擬血液流動。注入豬大腦的防腐劑溶液還含有阻止神經元放電的化學物質,以保護神經元免受損害,并防止大腦活動重新開始。盡管如此,科學家還是在整個實驗過程中監測了大腦神經元的放電活動,如果他們看到腦器官有可能恢復意識的跡象,就隨時準備使用麻醉劑。

《自然》雜志重磅封面:復活死亡大腦6小時

BrainEx原理圖

Sestan表示,Brain Ex系統的重點是恢復豬大腦中的微循環,讓氧氣和養分進入大腦中的微小血管中。該技術并非旨在實現腦移植或大腦功能的長期維持,而是用于提高我們對大腦組成和功能的理解,并為昏迷患者、癌癥患者和患有癡呆癥的人以及其他神經系統疾病開發潛在的療法。

生死計時賽

研究人員測試了豬大腦在六小時內的功能。結果發現,神經元和其他腦細胞重新開啟了正常的代謝功能,不斷消耗糖、產生二氧化碳。而且,大腦的免疫系統似乎也在發揮作用。單個細胞和大腦切片的結構得以保留——而對照組大腦中未被注入營養和富氧溶液的腦細胞則喪失了功能。當科學家們對處理過的大腦的組織樣本加電時,發現個別神經元仍然可以攜帶信號。

《自然》雜志重磅封面:復活死亡大腦6小時

左圖是未經治療的大腦,右圖是BrainEx。綠色表示神經元,紅色表示星形膠質細胞,藍色表示細胞核。

但研究團隊沒有發現豬大腦中存在協調的放電模式,這是大腦復雜活動甚至是意識存在的證明。研究人員表示,重啟大腦活動可能需要電擊,或者將注入的富氧溶液長時間保留在大腦中,以使腦細胞能夠從任何由缺氧導致的損傷中恢復過來。

Sestan的團隊已經使用其技術使豬腦保持活動狀態長達36小時,但近期不打算恢復豬大腦放電活動,目前的首要任務是盡量延長并維持大腦在體外代謝和生理功能的時間。“可以想象,我們只是在盡量延緩不可避免的死亡,大腦最終將無法恢復功能。” Sestan說。“我們只飛了幾百米,但我們真的可以一直飛嗎?”

他還表示,BrainEx系統目前距離在人體上的應用還很遙遠,首先人有頭骨,要想使用該系統首先要把大腦從頭骨中取出,而這只是第一個障礙。

相關倫理道德問題接踵而至

然而,支持有感知、無實體器官技術的發展對動物和人類的福利具有較為廣泛的倫理意義。

耶魯大學生物倫理學家斯蒂芬·萊瑟姆(Stephen Latham)曾與Sestan的團隊合作。他說,在某些情況下,這樣做可能在道德上是合理的——例如,如果它能讓科學家在器官上而不是人身上測試治療退化性腦疾病的藥物。

考慮到器官的周圍環境與其自然環境的本質區別,人體外大腦中的Gauging意識可能會很困難。密歇根大學安娜堡分校的神經科學家George Mashour說:“我們可以想象大腦能夠具備意識能力,在沒有器官和周圍刺激的情況下,思考什么樣的意識是非常有趣的。”

最新的研究也提出了關于腦損傷和死亡是否是永久性的問題。紐約曼哈塞特范斯坦醫學研究所(Feinstein Institute for Medical Research)的急診醫學專家Lance Becker說:“許多醫生認為,大腦在沒有氧氣的幾分鐘內會造成不可逆轉的傷害。”但是豬的實驗表明,即使沒有外界的支持,大腦的存活時間也可能比之前人們所認為的要長得多。Becker說:“這篇論文就像一枚手榴彈,顛覆了我們以往的認知。我們可能大大低估了大腦恢復的能力。”

這項發現可能對器官捐贈產生實際和倫理上的影響。在一些歐洲國家,心臟病發作后無法復蘇的急救人員有時會使用一種系統,通過向身體泵入含氧血液來保存器官以供移植——但不是向大腦。

俄亥俄州克利夫蘭凱斯西儲大學(Case Western Reserve University)的生物倫理學家斯圖爾特揚納(Stuart Youngner)說,如果BrainEx等技術得到廣泛應用,延長復蘇窗口的能力可能會縮小合格器官捐贈者的數量。

他補充道:“潛在捐贈者(他們甚至可能不是捐贈者)的利益與等待器官移植的人之間存在著沖突。”

未來之路,道阻且長

與此同時,科學家和政府不得不面對在沒有身體的情況下創造有意識的大腦所涉及的相關法律和倫理困境。正如Koch所說:“這真的是一個無人區,法律可能必須不斷發展才能跟上。”

Koch希望在任何研究人員試圖在無實體大腦中創建意識之前,進行更廣泛的倫理討論。“這是一個重要的步驟,”他說。“一旦我們這么做了,就是不可能逆轉的情況了。”

當然,有許多網友們也對此次研究表示擔憂:這就是僵尸啟示錄的開始嗎?

《自然》雜志重磅封面:復活死亡大腦6小時

而在1955年的今天,20世紀最偉大的科學家,阿爾伯特·愛因斯坦逝世。他在1915年發表的廣義相對論,直到100多年后的人們才通過事件視界望遠鏡“拍攝”到了黑洞,首次證明了廣義相對論是正確的。

人們經常也會感慨:人間何時才能再出現一個愛因斯坦。

若是大腦復活的技術能夠成真,能夠讓諸如愛因斯坦這樣的偉人的大腦得到“永恒的生命”,也未嘗不會加速推進人類文明的進步。


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