人腦作為人體的重要器官,以其精密復雜性吸引著眾多科學家長期以來孜孜以求,也僅揭開其冰山一角。
日前,一項針對那些已經(jīng)死亡大腦的最新研究成果引發(fā)關(guān)注,或?qū)⒅匦露x“腦死亡”的概念
頂級學術(shù)期刊《自然》雜志日前刊發(fā)了一篇重磅論文,展示了一個驚人發(fā)現(xiàn):耶魯大學醫(yī)學院的科學家們通過一種叫作BrainEx的系統(tǒng),可以讓死亡4小時后的豬腦恢復其腦循環(huán)和部分腦細胞功能。這一發(fā)現(xiàn)掀起軒然大波,因為這或許將重新定義“腦死亡”的概念。
大腦真的死亡了嗎
人們通常以“不可逆的深度昏迷、自主呼吸停止、腦電波平直、腦干反射消失”作為腦死亡的判斷標準。世界上有幾十個國家通過了腦死亡立法,認定腦死亡就是真正的死亡。
腦死亡確實有科學依據(jù):哺乳動物大腦對于供氧水平的下降極其敏感,短時的血流中斷就可引起氧氣和能量存儲快速消耗,引發(fā)神經(jīng)元死亡和腦損傷,導致神經(jīng)活動和意識的喪失。如果不能立刻恢復供血,腦內(nèi)神經(jīng)細胞將進入無法挽救的凋亡過程,直至腦死亡。
但部分研究者卻提出疑問:這種腦缺血損傷級聯(lián)反應,在血流中斷后的短時間內(nèi)是否不可避免?
耶魯大學醫(yī)學院的內(nèi)納德·塞斯坦團隊就產(chǎn)生了這樣的猜想,他們假定,即便已經(jīng)死亡幾個小時,哺乳動物特定的細胞腦活動或許還是能夠部分恢復。
為驗證這個猜想,他們將目光瞄準了學校附近的屠宰場。他們從那個屠宰場獲得了約300個豬頭,將豬大腦從顱骨中取出。其中,32個豬大腦被連接在一臺名為BrainEx的系統(tǒng)上。BrainEx這個名字,在英文中的意思是“前任大腦”。該系統(tǒng)包含記錄軟件、攪拌裝置、液體容器、泵等各種設(shè)備裝置,能夠模擬正常體溫(37攝氏度)下的脈動血流,向腦細胞輸送營養(yǎng)和氧氣。
在這些6至8個月大的豬死了4小時后,其中32只“幸運”豬腦被連入BrainEx系統(tǒng)。研究人員開始向這些大腦靜脈和動脈中注入溫熱的防腐劑溶液。注入豬大腦的防腐劑溶液可以模擬血液流動,并向大腦細胞提供營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣,整個灌注時長大約為6個小時。
隨后,內(nèi)納德·塞斯坦團隊發(fā)現(xiàn),與沒有接受BrainEx灌注的對照組大腦相比,得到BrainEx灌注的大腦表現(xiàn)出了巨大差異。它們在6個小時的人工血液灌注中,腦細胞能進行氧代謝和糖代謝,神經(jīng)元能對電刺激產(chǎn)生反應,循環(huán)系統(tǒng)可以工作,神經(jīng)元的形狀、大小、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能看上去比對照組大腦更接近正常狀態(tài)。
“我們從未想到我們能將大腦功能恢復到這個級別。”內(nèi)納德·塞斯坦說,BrainEx系統(tǒng)的重點是恢復豬大腦中的微循環(huán),讓氧氣和養(yǎng)分進入大腦中的微小血管中。以上發(fā)現(xiàn)表明,大腦擁有的細胞恢復功能強于此前預期,而且血流中斷后的細胞功能退化可能是一個緩慢而非快速的過程。
原來,哺乳動物大腦并沒有我們當初以為的那么脆弱。
大腦真的復活了嗎
這個實驗是否意味著,這批豬大腦已經(jīng)死而復活?答案并不是。
研究團隊在整個實驗過程中監(jiān)測了大腦神經(jīng)元的放電活動,隨時準備著,一旦看到腦器官有可能恢復意識的跡象,就使用麻醉劑來阻止大腦復活的可怕場景出現(xiàn)。
但在這項研究中,沒有證據(jù)顯示存在與意識、認知或其他更高階的腦功能相關(guān)的全腦電活動。也就是說,豬腦沒有恢復意識。內(nèi)納德·塞斯坦說:“我們只是在盡量延緩不可避免的死亡,大腦最終將無法恢復功能?!?/p>
那么,有沒有可能真正復活大腦呢?
內(nèi)納德·塞斯坦團隊表示,重啟大腦活動可能需要電擊,或者將注入的富氧溶液長時間保留在大腦中,以使腦細胞能夠從缺氧導致的損傷中恢復過來。
但他們并沒有打算這么做,因為這在科研倫理上走得太遠,令人驚悚。研究團隊甚至在BrainEx灌注液中加入了阻止神經(jīng)元放電的化學物質(zhì),以保護神經(jīng)元免受損害,并防止大腦活動重新開始。如果不使用這些藥物,大腦有沒有可能產(chǎn)生全腦電活動并恢復意識?現(xiàn)在還不知道。而一旦大腦恢復意識,我們就必須面臨這樣的倫理考問:單獨的大腦可以算作一個活著的生命嗎?
研究團隊認為,該技術(shù)并非旨在實現(xiàn)腦移植或大腦功能的長期維持,而是用于提高我們對大腦組成和功能的理解,并為昏迷患者、癌癥患者和癡呆癥患者,以及其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病開發(fā)潛在的療法。
腦灌注技術(shù)會被濫用嗎
同一期的頂級學術(shù)期刊《自然》還發(fā)表了兩篇相關(guān)的評論文章,討論了這項研究面臨的倫理爭議。
美國凱斯西儲大學醫(yī)學院的兩位教授斯圖爾特·揚格納和玄仁洙撰寫了其中一篇評論文章,認為這項研究可能激化有關(guān)人體器官移植的爭論?!半S著腦復蘇科學的進步,一些為挽救或恢復人腦所做的努力可能看起來越來越合理——放棄此類嘗試而傾向于獲取移植器官則可能顯得不那么合理?!?/p>
確實如此。在大多數(shù)國家,一個人腦死亡,就意味著他可以被依法宣告死亡。而最近幾十年,大多數(shù)用于移植的器官都是從那些被宣布腦死亡的人身上摘取的。如果BrainEx灌注技術(shù)被改進后用于人類,那些被宣布腦死亡的人,恐怕應該等待腦復蘇。
生存,還是死亡?這是個問題。
在另一篇評論中,美國杜克大學的妮塔·法拉哈尼及其同事指出,這項研究開啟的種種可能性凸顯了“當前關(guān)于研究用動物的監(jiān)管規(guī)定所存在的潛在限制”。
妮塔·法拉哈尼呼吁制定指南,幫助研究人員應對由這項研究所引發(fā)的種種倫理困境,因為該研究“對長期以來有關(guān)如何認定動物或者人類是否存活的假設(shè)提出了質(zhì)疑”。
內(nèi)納德·塞斯坦團隊曾向耶魯大學動物保護與利用機構(gòu)委員會尋求倫理指導。委員會決定沒有必要進行監(jiān)督,因為這些豬是作為家畜飼養(yǎng)的,不受動物福利法的約束,在研究開始前就被宰殺了。但后來的研究成果顯示,這些動物可能處于灰色地帶——既不是活著,也不是完全死亡。
研究人員應該如何檢測意識或知覺的跡象?哪些物種適用于這類研究?應該在哪些情況下使用麻醉藥,以避免產(chǎn)生類似疼痛或痛苦的體驗?人工循環(huán)系統(tǒng)應該運行多長時間?
其實,世界各地已有數(shù)百人付費冷凍和儲存大腦,希望有一天科學家們能讓他們復活。BrainEx研究發(fā)表后,腦灌注技術(shù)確有可能遭到濫用。
未來的世界,會不會出現(xiàn)僅以大腦存活的人類?或許一切將靜候時間的證明。
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