新研究在死亡數小時后成功恢復豬大腦的一些功能

在一項新的研究中，來自美國耶魯大學的研究人員報道，在死亡4小時后，豬大腦中的循環和細胞活性可得以恢復，這一發現挑戰了長期以來關于死亡后某些腦功能停止的時間和不可逆轉性質的假設。相關研究結果發表在2019年4月18日的Nature期刊上，論文標題為“Restoration of brain circulation and cellular functions hours post-mortem”。

從肉類加工廠獲得的死后豬的大腦經分離出來后用一種特殊設計的化學溶液進行循環。這些研究人員報道，他們觀察到了許多基本的細胞功能，這些功能曾被認為是在氧氣和血液停止流動幾秒鐘或幾分鐘后停止的。

論文通訊作者、耶魯大學醫學院的Nenad Sestan教授說道，“大型哺乳動物的完整大腦保留了先前未被充分認識的循環恢復能力以及循環停止數小時后的某些分子和細胞活性的恢復能力。”

不過，這些研究人員還強調，這種經過處理的大腦缺乏與正常腦功能相關的任何可識別的全局性電信號。

論文共同**作者Zvonimir Vrselja說道，“我們在任何時候都沒有觀察到與感知、知覺或意識相關的有組織的電活動。根據臨床定義，這不是一個活的大腦，但是它是一個有細胞活性的大腦。”

大腦內的細胞死亡通常被認為是一個快速且不可逆轉的過程。在切斷氧氣和血液供應后，大腦的電活動和意識跡象在幾秒鐘內就會消失，而能量儲存在幾分鐘內耗盡。目前的理解認為，一系列損傷和死亡分子隨后被激活，從而導致廣泛的不可逆轉的退化。

然而，Sestan及其團隊觀察到他們研究的小塊豬大腦組織樣本通常顯示出細胞活力的跡象，即便在死后數小時內采集大腦組織，也是如此。有趣的是，他們獲得了用于食品生產的豬的大腦，以研究這種死后的細胞活力在完整的大腦中可能有多普遍。在豬死亡4小時后，他們利用一種他們稱之為BrainEx的系統連接大腦的血管系統，以便讓他們開發的一種獨特的配方溶液循環流通，這樣就可保存大腦組織。他們發現神經細胞完整性得以保留，而且某些神經元、神經膠質細胞和血管細胞的功能得以恢復。

這種新的系統能夠有助于解決一個棘手的問題---無法應用某些技術來研究完整的大型哺乳動物大腦的結構和功能，這阻礙了對大腦疾病根源等主題以及健康情況和異常情況下的神經元連接性的嚴格調查。

論文共同**作者Stefano G. Daniele說道，“以前，我們僅能利用位于原生環境之外的小塊組織樣本，在靜態或基本上二維的條件下研究大型哺乳動物大腦中的細胞。這是我們**次能夠在三維水平上研究較大的大腦，這增加了我們研究復雜的細胞相互作用和連接性的能力。”

這些研究人員說，雖然這一進展不會立即轉化為臨床應用，但是這種新的研究平臺可能有一天能夠有助于醫生找到幫助挽救中風患者腦功能的方法，或者測試靶向損傷后細胞恢復的新療法的功效。

美國國家衛生研究院國家精神衛生研究所功能神經基因組學主任Andrea Beckel-Mitchener說道：“這方面的研究為推動對腦部疾病的理解和治療提供了希望，并可能為研究死后人類大腦提供一種全新的方式。”

這些研究人員表示，尚不清楚這種方法是否適用于最近死亡的人類大腦。他們使用的化學溶液缺乏人體血液中天然存在的許多成分，比如免疫系統細胞和其他的血細胞，這使得這種實驗系統與正常的生存條件顯著不同。不過，他們強調，未來任何涉及人體組織的研究或者死后動物組織中全局性電活動的可能恢復都應該在嚴格的倫理監管下進行。

論文共同作者、耶魯大學跨學科生物倫理學中心主任Stephen Latham說道，“意識的恢復從來就不是這項研究的目標。這些研究人員準備使用麻醉劑和降溫來加以干預，以阻止有組織的全局性電活動的出現（如果它出現的話）。每個人都事先同意，如果沒有明確的倫理標準和機構監督，涉及恢復全局性電活動的實驗就無法進行下去。”

美國國家衛生研究院臨床中心生物倫理學系主任Christine Grady說，從倫理上講，有必要使用大腦計劃（Brain Initiative）開發的工具來解開大腦損傷和疾病的謎團。

她說，“我們有責任與研究人員一起思考并積極主動地解決他們在開啟腦科學新領域時可能遇到的任何潛在的倫理問題。”