耶鲁大学的一组研究人员利用自行研发的体外灌流设备,使已经死亡 4 小时的猪大脑恢复了部分“活

文章作者:管理一号 | 2019-04-19
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4 月 18 日清晨, Nature 宣告了一篇“应战逝世界说”的研评论文:耶鲁大学的一组研讨人员运用自行研制的体外灌流设备,使现已逝世 4 小时的猪大脑康复了部分“生机”。

研讨人员标明,他们运用了一台名为 BrainEx 的自研设备,向逝世大脑的颈动脉接连灌流了 6 小时的人工类血溶液,发现逝世大脑内细胞形状得以坚持,胶质细胞的免疫应对、神经元的自发电活动、氧代谢和葡萄糖代谢均得到了康复。

值得注意的是,在整个进程中,大脑并没有体现出全体性的皮层电活动。这意味着这项“解救举动”并没有康复猪脑的认识、感感觉、痛觉、心情等高档功用,因而不会有任何专业人士会将其称之为逝世大脑的“复生”。可是,这项研讨触及了医学界的“终究教条”——它对逝世的界说发起了应战,并开端引发一场关于脑逝世、死者器官捐献的剧烈争辩。

图片来历:wattsupwiththat.com

解救大脑

关于高档哺乳动物来说,大脑是身体中最精细、也是最软弱的器官之一。现代医学开展至今,现已有很多的事例通知咱们:哺乳动物大脑的血液循环只要被堵截数秒钟,就会导致神经活动和认识的不可逆性损失;假如不能马上康复血供,将导致脑内神经细胞进入无法挽救的凋亡进程,然后导致脑逝世。

可是,耶鲁大学的神经科学家 Nenad Sestan 和搭档们或许正在推翻这一医学知识。他们从耶鲁大学校园邻近的屠宰场获得了大约 300 个猪头,将大脑从颅骨内取出,其间 32 个大脑被衔接在了一台名为 BrainEx 的设备上。这台仪器包括记载软件、拌和设备、液体容器、泵、加热器、过滤器等等部件,在装入含有血红蛋白、抗凝剂等成分的人工血液后,可以模仿正常温度下的机体血液循环。研讨者将这 32 个猪脑的颈动脉与 BrainEx 相连,在它的协助下,让这些大脑在逝世 4 小时后从头获得了血液供给。

BrainEx 示意图 | 图片来历:论文

Sestan 标明,与对照组那些没有承受人工血液灌流的大脑比较,得到 BrainEx 灌流的大脑显现出了“巨大的差异”。它们的脑细胞可以进行氧代谢与葡糖糖代谢;神经元可以自发发作动作电位,也可以对电影响发作反响;血管在药物效果下发作了扩张反响;担任免疫应对的胶质细胞能对炎性细胞因子发作“生命样”反响;神经元内,担任供给能量的线粒体保存了完好的形状和结构;而且那些包裹在神经纤维外、参加神经元之间电信号传导的髓鞘结构也得以完好保存。

总的来看,这些逝世大脑在承受了 6 个小时人工血液的灌流后,大部分的细胞好像依然“活着”:循环系统依然可以作业,神经元的形状和巨细、它们组成的网络结构以及其他细胞的功用看上去比那些没有承受灌流的大脑更挨近正常状况。

关于这些成果,Sestan 标明:“咱们从未想过咱们会做到这一点,。。。。。。我是指将大脑功用康复到这个等级”。实际上早在 2017 和 2018 年,他们就在学界内部的闭门会议上向同行们介绍过这项研讨的开端成果,参会学者们乃至用“令人难以置信”、“极其重要”等敬畏的口气和用词表达自己的震动之情。达特茅斯学院(Dartmouth College)的神经科学家 James Bernat 博士标明,这项研讨“标明,至少在细胞和分子水平上,大脑被掠夺血液和氧气后,并不会像咱们幻想的那样发作不可逆转的损害。”他标明这是十分了不得的发现。

本研讨的作者则慎重地标明,大型哺乳动物的大脑“在较长的身后阶段,其微循环以及分子和细胞层面的康复能力未能被得到咱们的充分认识。”换句话说,在某些状况下,大脑的逝世并不是一个永久的、不可逆转的进程。

这不是复生

现行的临床判别脑逝世的规范之一,便是调查死者的脑电(electroencephalogram, EEG)活动是否中止(一般会显现为一条直线)。在这项研讨中,尽管研讨者们可以康复猪脑的循环代谢和适当一部分细胞活动,可是他们一向没有调查到这些大脑呈现全体性的脑电波动,因而作者以为这意味着猪脑没有康复认识,更不会发作任何的苦楚感触——因而这不能被称为“复生”。他们乃至在试验开端前就做好了预备,假如一旦发现这些猪脑在承受人工血液灌流的进程中呈现任何发作认识的痕迹,就会马上对其进行麻醉或冷却,根绝“缸中之脑”的可怕图景成为实际。

可是,仍有不少学者以为这一试验带来了极大的争议。参加过美国脑方案项目的宾夕法尼亚大学哲学家 Jonathan Moreno 标明:“在神经科学界,人们对认识的界说,以及在实际状况中运用什么规范来判别一个人是否存在认识等问题,都存在巨大的不合。这项研讨尽管没在逝世后的猪脑中调查到全体脑电活动,可是他们发现神经元可以发作电活动。那么这种来自部分的细小信号是否归于认识的组成部分?它有没有或许是认识在极小尺度上的体现?“

除此之外,咱们还面临着一个愈加难以答复的问题:BrainEx 在灌流中运用的人工血液里含有按捺神经元活动的化学成分,假如咱们在试验中不运用这些药物,那么这些大脑有没有或许就此发作脑电活动,具有认识?假如这种状况发作了,那么它终究能不能算是一个活着的生命?

怎么界说逝世

除了引爆品德品德争辩,这项研讨也向现有的“脑逝世”界说和器官捐献流程发起了应战。来自凯斯西储大学(Case Western Reserve University)的生物品德学家 Stuart Youngner 和 Insoo Hyun 同期宣告在 Nature 的谈论文章中标明,“假如该成果满足安定和牢靠,那么它或许加重解救个别生命与死者器官捐献之间的对立。跟着脑复苏科学的前进,相似的抢救或康复人类大脑的尽力好像越来越合理。可是,那些为了器官移植而对死者进行的特别操作就有必要要退让了。”

现在,不少品德学家、移植外科医生和急救人员对脑逝世的界说都存在不合和争议。现在大部分移植器官都来自被宣告为脑逝世的患者。幻想一下,假如一个赞同身后进行器官捐献的患者病危逝世,那么医护人员有必要要决定在何时抛弃抢救,转而保住健康器官,用它们解救另一个生命。可是,假如 BrainEx 在将来可以持续改造晋级,而且可以解救人类大脑,那么被宣告为脑逝世的人就或许进入脑复苏抢救,而不是身后的器官捐献流程。

有记者采访了美国一家办理器官捐献的私家集体 United Network for Organ Sharing,想听听他们对这项研讨的观点。得到的回应是“咱们不会就此表态。这种办法和器官捐献没有关系。“

专家们则抱有相反的情绪。生物品德学家和儿科心脏外科医生 Kathleen Fenton 博士标明,这项研讨“在某些状况下让脑逝世的界说更含糊了,……咱们应该正视这项研讨带来的问题。关于脑逝世的评论是有必要的,这很重要。”

抛去这项研讨带来的品德和品德争议,耶鲁大学的研讨者们标明, BrainEx 是一项可以协助咱们研讨大脑怎么在缺血缺氧状况下更好复苏的新东西。鉴于现在神经科学试验室多是经过脑细胞培育或脑切片的方法,在静态或二维条件下研讨大型哺乳动物大脑中的细胞。而 BrainEx 则供给了在三维立体视点研讨大脑、探究杂乱细胞相互效果和衔接的条件,为研讨大脑逝世供给了一种新方法。

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