Nature：死了4小时的大脑又活过来了！

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科学真的让起死回生成为可能了吗？

文丨Dorothy

来源丨医学界神经病学频道

死亡，是不可逆的吗？科幻电影中，身体已经死亡而大脑还能思考的剧情，真的能实现吗？

图1 电影《源代码》中，肉体已经死亡的主角，意识还在帮助军方破案

最新一期的Nature封面文章令人们对死亡的看法天翻地覆：科学家成功恢复了已经死亡的猪大脑的部分功能^[1]。

图2 最新一期的Nature封面

既往人们根深蒂固地认为，大脑的血供一旦停止，神经元也将迅速发生缺血坏死，其功能不可恢复；即使血供停止只有数秒或数分钟，脑的结构功能也会受到不可逆的损害^[1]。

然而，从上世纪开始，就一直有人试图挑战这个观念。有科学家曾在动物心脏停跳后立刻将大脑降温、将血液或实验用液体泵入脑供血血管，还能让大脑存活一段时间^[2]。还有研究曾显示离体一段时间后的脑细胞仍有某些功能，比如分泌蛋白^[3]。但是，此前还没有人试过让已经“死”了好几个小时的大脑“复生”。

而如今，Nature上的这项研究颠覆了人们的认识。

这项研究由由耶鲁大学科学家们进行。他们选取了屠宰场宰杀的猪的脑子为实验对象。这些猪头颅已和身体离断，猪肉用作加工食品，原本这些大脑将被丢弃，但是在科学家手里，它们得到了“重生”——

是真的，重生。

在实验用猪死亡4小时后，科学家将一些大脑连接上了一种特殊装置——BrainEX。

BrainEx是耶鲁大学研究者设计制造的、专门用于研究离体大脑的体外灌注系统。灌注系统通过双侧颈动脉连接大脑的循环系统，传感器将持续灌注转化为脉冲式的灌注。

图3 BrainEx装置示意图

图4 BrainEx 与大脑的连接图

实验大脑一共分为四组。在取得大脑的4小时后，实验组注入特殊的灌注液BEx，对照组注入对照液，两组灌注均持续6小时，一共试验10小时；一组不连接灌注系统，仅放置10小时；以上三组在试验结束后进行处理观察，还有一组在取得后冲洗1小时就进行处理观察，作为离体时间最短的正常对照。研究者观察了脑和神经元的的结构、代谢活性、以及细胞的功能。

实验结果显示，BrainEx能够很好地恢复脑血液循环系统中的血流，甚至连毛细血管都能得到良好灌注，血管对扩血管药物也有反应。

与对照组相比，BEx灌注实验组神经元形态和密度得以保持（图5）。

图5 神经元染色。可见BEx灌注组的神经元形态和1小时组类似。从上至下分别是：1小时组，放置10小时组，对照液灌注组，BEx灌注组。

神经胶质细胞也保存完好。且注射炎性刺激物后，胶质细胞释放炎症介质的能力与正常对照无异（图6）。

图6 星形胶质细胞的免疫荧光染色，可见BEx灌注组的胶质细胞形态和1h组类似。从左至右分别是：1小时组，放置10小时组，对照液灌注组，BEx灌注组。

另外，研究者还发现神经元内的线粒体、外包裹的髓鞘结构均完好；突触结构保存完好，神经元产生动作电位的能力完好；脑细胞对灌注液中的氧和葡萄糖利用能力、释放二氧化碳的能力与正常对照相比无下降。

这些结果连研究者们自己也始料未及。“我们的研究显示了细胞的死亡是循序渐进的，有些过程可以被推迟，阻止甚至逆转。”论文的通讯作者Sestan说。“我们从未想到我们能够获得这样的结果——细胞功能能保存到这个程度。我们真的很震惊。”

一直以来，很少有方法能研究完整大脑的功能，这套系统提供了一个可能的手段；卒中、脑损伤等疾病的治疗也有可能从中获益。但研究者也指出，若要将BrainEx系统应用于人体，还有很长一段路要走。灌注液中的成分有可能引发过敏反应，而伦理学方面的问题更是不容忽视^[5]——重启大脑生物学功能，是否也能重启大脑的意识，甚至思维、情绪、人格？

这次研究团队尚未观察到遍及整个大脑的同步电活动——同步电活动才意味着大脑高级功能的重建，甚至是意识的恢复。研究者认为，“重启”大脑电活动可能需要一次外来的电刺激，或者让细胞在保存液中灌注时间更长，来恢复已受损的细胞功能。

然而，在已经死亡的生物上重新激起意识，换句话说，有意识而没有身体的存在，这是前所未有的。

研究者对这个问题也有提前认识。团队的另一名科学家Latham说，他们对此有充分准备——如果观察到了同步电活动，将使用麻醉药和低温抑制这种电活动。在对这个问题的伦理标准和监管机制出现之前，“重启意识”不应继续下去^[5]。

离体大脑的意识将会是什么样？密歇根大学教授Mashou认为，“一个没有其他器官、没有外周刺激的大脑，产生出来的意识会是什么样？这个问题难以想象。”

另外，这项实验结果也可能会给脑死亡判断、器官移植等领域带来一番震动。

Case Western Reserve大学的伦理学家Youngner和Hyun说，这项发现可能会加剧关于脑死亡的讨论和争议，加剧器官移植的两难境地：如果脑死亡可以逆转，我们还能将脑死亡患者的器官移植给他人吗^[6]？

在欧洲，急诊科医生会给因心脏骤停而死亡的病人泵入氧合后的血液，以此来保存他们的器官用于移植。如果死亡的大脑能够用BrainEx这类系统保存，那么器官捐献、移植的标准可能要重新考量^[4]。

参考文献：

[1]Vrselja, Z. et al. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1099-1 (2019).

[2]Jeffrey L. Saver. Time Is Brain—Quantified. Stroke. 2006;37:263–266

[3]White RJ, Albin MS, Verdura J at al. Isolation of the monkey brain: in vitro preperation and maintenance. Science. 1963, 13;141(3585):1060-1.

[4]Verwer RW, Hermens WT, et al. Cells in human postmortem brain tissue slices remain alive for several weeks in culture. FASEB J. 2002 Jan;16(1):54-60.

[5]https://www.nature.com/articles/d41586-019-01216-4#ref-CR2

[6]https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190417132805.htm

[7]https://www.statnews.com/2019/04/17/pig-brain-cellular-function-restored-after-death/。

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