“扩散性抑制波”的现象在大脑濒死时会出现

文章作者:bianji3 | 2018-03-05
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     扩散性抑制是大量神经元去极化引起的皮质一系列直流电位的阴偏转,在一过性剧烈的神经元活动后,随即出现抑制,神经元电活动减少,脑电图波幅降低,电阻抗增加。反复发生的扩散性抑制从发生部位以缓慢的速度向各个方向(主要在皮质的浅层)传播。同时,引起ECF K+升高,Ca2+进入细胞内。由于离子交换泵激活需要大量能量,因此组织的氧和葡萄糖的消耗增加,出现相应的局部CBF的增加。正常组织的扩散性抑制是一个需要能量的、可逆的过程,不会造成组织损害。

  据报道,在生与死的边界,有一种名为“扩散性抑制波”的现象。

  科学家最初在兔子身上发现这种现象。哈佛大学生物学家亚里斯蒂德·莱奥(Aristides Le?o)在上世纪40年代发表的系列论文中描述道,他通过电击、用玻璃杆戳、或切断动脉血流供应等方法使失去意识的实验动物大脑受伤之后,相应脑区的脑电活动忽然沉寂下来。在受伤后的五分钟内,该现象首先出现在受损部位,进而向更远处脑区扩散,因此他将这种现象称为“扩散性抑制”(spreading depression)

  而过了数十年之后,今年2月15日,一篇发表在《神经学年报》(Annals of Neurology)上的论文则描述了这一现象在濒死人类脑细胞中的发生过程。

  为收集数据,研究人员在柏林和美国辛辛那提的医院中设立了研究站点。在取得死者近亲和其他法律代表的同意之后,他们报道了九位大脑中植有电极的病人生命最后几分钟的神经活动。这些病人所患病症均需进行侵入性神经监测,所以当医生终止他们的生命支持系统时,所需电极已经放置到位了。

  这些病人有的经受了严重脑损伤,如一名47岁的男性,驾车时被火车撞上;还有一名57岁男性,从楼梯上摔了下来,其他人则患有心脏病、中风等疾病。所以在电极植入前,他们可能已经经历了第一次“扩散性抑制”。论文中描写的是他们去世前出现的最后一次抑制现象。

  机体死亡时,脑细胞会向外喷溅带电离子

  和其它器官一样,大脑也是由血肉构成的,主要由神经细胞组成。神经细胞需要依赖精细的化学平衡才能正常运作。此次发表的新论文首次深入研究了莱奥在兔子脑中发现的化学反应过程在人脑中的体现,结果发现机体即将彻底死亡前,经历的过程十分相似。

  神经细胞中充满带电离子,在自身与周边环境间形成电位差,进而产生微弱的电信号。而作者在论文中写道,要维持这一电位差,需要不断付出努力,才能抵消想要消除电位差的电磁力。

      为此,这些勤劳的细胞需要不断从血液中汲取氧气和化学能。而随着机体死亡,大脑的血液供应停止,缺氧的神经细胞便需要尽可能积累起剩余的资源。在生命之火即将枯竭之时,四处发送神经信号无疑是对这些宝贵资源的极大浪费。因此,神经细胞会尽可能“平息”下来,将剩余能量用于维持内部电荷,徒劳地等待血流供应恢复正常。

  负责观察电极的研究人员发现,第一波抑制现象似乎并未向外扩散,而是在各处同时发生,就好像整个大脑的神经元同时对血液的干涸做出反应一样。几分钟后,最后的、向外扩散的抑制波才姗姗来迟,像是细胞的化学储备终于用尽、细胞中的离子渗透进周围组织时的结果。

  对濒死的病人而言,这标志着大脑功能终止前的最后一刻。但他们也指出,这并不等同于真正的死亡。此前的动物研究显示,如果在出现扩散波后迅速恢复血液和氧气供应,神经细胞便可“死而复生”,恢复化学电位。只有在扩散波出现几分钟后,神经细胞才会真正到达某个“终止点”,从此再无回头之路。

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