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科学家让猪脑在体外存活了三十六小时
日期: 2018/04/28 13:27 阅读: 178
来源:网易科技

4月28日消息,据Futurism报道,美国耶鲁大学研究人员最新试验可能改变死亡的定义,他们成功让被砍下的猪脑在体外存活长达36个小时。这一壮举为科学家们提供了全新的方法,可以让他们在实验室里研究完整大脑的惊人细节。此外,这项研究也开启了一种生命延伸的奇异可能性,那就是人类的大脑将来或许也能在体外维持存活。

科学家让猪脑在体外存活了36小时 但或许并无意识

美国国家卫生研究院(NIH)日前举行会议,目的旨在调查美国神经科学中心探索大脑科学局限性引发的伦理问题。在这次活动中,耶鲁大学的神经科学家内纳德·塞斯坦(Nenad Sestan)透露,他领导的研究团队已经对从屠宰场获得的100到200个猪脑进行了实验,通过由泵、加热器和人工血液(可帮助保持体温)构成的系统,成功让猪脑恢复血液循环功能。

“水桶里的大脑”

目前还没有证据表明,这些脱离躯体的猪脑恢复了意识。然而,在塞斯坦所说的“令人难以置信”和“意想不到”的结果中,大脑中数以十亿计的单个细胞被发现是健康的,并且能够正常活动。塞斯坦接受采访时拒绝进行详细说明,但他称自己已经在学术期刊上公布了结果,并没有打算让他的评论公开。

然而,自去年春天以来,越来越多的科学家和生物伦理学家开始围绕耶鲁的研究进行讨论,这项研究涉及到“恢复微循环”的重大突破,包括大脑深处的毛细血管的氧气流动。马萨诸塞州剑桥大研究所(Broad Institute)的精神病学研究主任史蒂夫·海曼(Steve Hyman)说:“这些大脑可能受损,但如果其细胞还活着,它就是一个活的器官。这是这项技术诀窍的极端,但与保护肾脏的区别并不大。”

海曼还说,与保存心脏或肺脏等移植器官的技术相比,相似之处在于,它可能会导致许多人错误地认为:这项技术是一种避免死亡的方法。海曼说:“人们可能不再说‘把我的大脑冷冻起来’,而是要求‘把我抱起来,给我找个身体’。”海曼表示,这种渴望是错误的,至少现在是这样。他认为,将大脑移植到新的身体上“几乎是不可能的”。

耶鲁大学的系统叫做BrainEx,包括将大脑连接到封闭的管道和贮液池回路中,这些管道和贮液池中循环着一种红色的灌注液,它能够将氧气输送到脑干、小脑动脉和大脑中心深处的区域。塞斯坦在给国家卫生研究院官员和伦理学专家的报告中说,这项技术很可能适用于任何物种,包括灵长类动物。

耶鲁大学的研究人员大约在四年前开始研究这项技术,并寻求美国国家卫生研究院的资助,他们希望能构建人类脑细胞之间连接的完整图谱。其中有些连接可能跨越大脑的广阔区域,因此更容易在完整器官中进行追踪。塞斯坦承认,耶鲁大学的医生已经问过他,脑保护技术是否有医学用途。他说,脱离身体的人脑可能会变成“小白鼠”,用来测试奇异的癌症和老年痴呆症的治疗方法,而这些疗法用于活人身上太危险。

这个被戏称为“水桶里的大脑”的装置,如果在人类身上试验,很快就会引起严重的伦理和法律问题。例如,如果某人的大脑在体外被激活,那么这个人是否会在没有耳朵、眼睛或交流方式的情况下,在最终感觉全部被剥夺的房间里醒来?有人会保留记忆、身份或法律权利吗?研究人员可以对这样的大脑进行道德解剖或处理吗?

1983年的喜剧电影《The Man with Two Brains》中,有个“罐子里的大脑”场景。尽管这都是笑话的素材,但作为大脑保存技术,医学伦理学家们正在认真对待它。此外,由于联邦安全法规适用于人类,而非“死亡”组织,美国食品和药物管理局是否会对科学家可以尝试这样的“再生”程序表示怀疑。

美国国家卫生研究院一位不愿透露身份的顾问说:“即使盒子里没有大脑,也会有很多奇怪的问题。我认为很多人将会开始去屠宰场,获得猪头,并研究结果。”塞斯坦表示,他关心的是这项技术将如何被公众和他的同行所接受。他说:“人们很容易为这种技术着迷,我们必须保持警惕。”

相当于昏迷状态

众所周知,昏迷的大脑至少可以存活几十年。脑死亡患者的情况也是如此,他们的家人选择让他们依附于维生设备继续生存。但是以人工方式维持完全脱离身体的大脑存活,以前的探索很少。此前曾有过类似的尝试,包括1993年的一份涉及啮齿类动物的报告,但塞斯坦团队是第一个用大型哺乳动物来实现它的,没有使用低温技术,并且获得了如此喜人的结果。

最初,耶鲁研究团队不确定是否存在“体外大脑”(ex vivo brain),即能够恢复血液循环,并能恢复意识。为了回答这个问题,科学家们使用脑电图(EEG)或放置在大脑表面的电极,检查了猪脑中的复杂活动迹象。这些设备可以接收到反映大脑活动的脑电波,这表明大脑存在思想和感觉。

塞斯坦表示,他们最初相信已经发现了这样的信号,这让他们感到兴奋不已,但是后来确定这些信号来自附近设备。不过塞斯坦现在称,这些器官产生的脑电波与人处于昏迷状态相当,大脑组织本身“看起来非常棒”,在被解剖后,细胞可以产生看似正常的表面形态。因为如果由于损伤和细胞死亡,缺乏更广泛的电活动可能会产生不可逆的伤害。在猪被斩首后大约四小时,这些大脑就被连接到BrainEx设备上。

然而,这也可能是由于耶鲁大学的研究小组增加了血液替代品来防止肿胀所致,此举也会严重地抑制神经元的活动。塞斯坦解释说:“你必须明白,在我们的解决方案中使用了许多通道阻滞剂,这可能就是为什么我们没有得到任何信号的原因。”塞斯坦表示,可以想象,大脑可以无限存活,并且可以尝试恢复知觉。但他们已经选择不去尝试,因为“这是一个未知的领域。”

塞斯坦说:“动物的大脑并没有意识到任何事情,我对此非常有信心。尽管我对未来这项技术如何被其他人使用表示担忧。假设,有人接受了这项技术,使它变得更好,并恢复了某人的大脑活动。这是在恢复人类意识。如果那个人有记忆,我可能会彻底崩溃。”

大脑实验

对于科学家们希望在活体大脑中进行的大脑连接实验,意识并不是必需的。加州大学圣迭戈分校神经科学家安娜·德沃(Anna Devor)说:“脑电图(EEG)记录的大脑活动是一条平坦的线,但很多其他的东西都在不停地运转。”

德沃对耶鲁的研究很熟悉,她认为,对于那些致力于构建大脑图谱的科学家来说,活体大脑是“非常好的”。她说:“关于死亡的全部问题是一个灰色地带,但我们需要记住,孤立的大脑与其他器官不一样,我们需要用给予动物的同等程度的尊重来对待它。”今天,在《自然》杂志上,17位神经科学家和生物伦理学家(包括塞斯坦)发表了一篇社论,认为人类脑组织实验可能需要特殊的保护和规则。

他们发现了三种可以引起担忧的“大脑替代物”,其中包括脑类器官(brain organoids,米粒大小的神经组织)、人类动物嵌合体(植入人类大脑组织的老鼠)以及体外人脑组织(ex vivo,比如手术中被切除的脑块)。他们还提出了一系列的伦理安全措施,比如给那些拥有人类大脑细胞的动物注射药物,这样它们就能保持“类似于昏迷大脑的状态”。

海曼也在这封信签了名,他说自己很不情愿,因为他认为大多数情况都是夸大或不可能的。他说,一个微小的大脑器官几乎不可能有感觉或思考任何事情。海曼认为有一种类型的研究可能需要快速行动起来,以制定相关规则,那就是塞斯坦尚未发布的大脑保护技术。海曼说:“如果人们想让人类的大脑活下来,这是个更紧迫、更现实的问题。考虑到保存活体猪脑已经成为可能,那么保存人脑组织应该有相关规则制约。”(小小)

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