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一只死亡4小时又被复活的猪,死而复生

2019-10-08 作者:科技创新   |   浏览(81)

在一项最新的研究中,研究人员成功将死亡几小时的猪大脑复活了。在富含氧气的液体被输入到猪大脑中后,细胞的功能被成功地重新启动。这项突破性的研究除了带来深刻的伦理和哲学问题之外,还重新唤起了让人起死回生的希望。

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死亡,意味着一个人的心肺功能停止了运转;或者大脑停止了活动,即所谓的脑死亡。现如今,无论从医学角度或是法律角度,人们普遍接受“脑死亡即是终局”的观点。然而,耶鲁大学的研究人员却对这一观点发起了挑战。他们将大脑从被宰杀4小时之后的猪体内取出,在他们的实验中,这些离开了身体的大脑“复活”了。

为了挑战 " 脑死亡是最终结局 " 这一观点,研究人员在猪被宰杀四小时后,复活了猪的无实体大脑。

尽管被猪尸体并未恢复意识,但包括血液循环和新陈代谢在内的许多基本细胞功能在10个小时内全部恢复了。这以结果颠覆了长期以来认为脑死亡是不可逆转的假设。

这一发现的意义不仅在于它对这种实验方法的伦理提出了质疑,还对死亡的本质提出了质疑。在4月17日的《自然》期刊上,研究人员详细地描述了这项实验的细节。

尽管这些实验未能恢复意识,但它们对这种方法的伦理提出了质疑——更根本的是,对死亡本身性质的质疑。

然而,已经有专家发出警告说,这些测试可能会让一些肆无忌惮的低温技术公司鼓励人们死后冷冻人体等待复活。或者其他一些野心家或许会想要从死者的大脑中提取记忆或图像。还有人担心,这些猪之所以没有恢复意识,只是因为这些赋予生命的化学混合物中含有限制脑细胞活动的药物。

  1. 科学家到底对猪的大脑做了什么?

4 月 17 日,《自然》杂志发表了一篇论文,详细介绍了猪脑实验。

事实上,参与研究的科学家也非常担心猪会醒过来,他们手边有麻醉和冷冻设备,以便在必要时抑制猪的感知。耶鲁大学生物伦理学跨学科中心主任斯蒂芬·莱瑟姆说:"恢复意识从来都不是这项研究的目标。我想说的是意识从来没有被检测到。事实上,研究人员担心意识可能会被诱发,他们准备用麻醉和降温的方法进行干预,以阻止有电活动出现。"

在实验中,研究人员所采用的猪脑样本来自附近的一个屠宰场,他们在猪被宰杀4个小时之后,将大脑从头骨中取出。

位于康涅狄格州纽黑文的耶鲁大学的研究人员将这些器官与一个泵入血液替代品的系统连接起来。

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32例猪的大脑被连接到了一个名为BrainEx的系统上。这是一个体外灌注系统,它由泵、加热器和过滤器组成。通过这个装置,研究人员向猪的大脑中泵入一种与血液类似的液体,为脑细胞输送营养和氧气,整个灌注的过程长达6小时。

这项技术恢复了一些关键细胞功能,比如细胞产生能量和清除废物的能力,并有助于维持大脑的内部结构。

第一作者Zvonimir Vrselja博士补充道:"我们从未观察到与感知、意识或意识相关的那些组织出现电活动。从临床定义上来说是,这不是一个活的大脑,它只是一个细胞非常活跃的大脑。"

  1. 死去的大脑是否有意识?

" 在人类历史的大部分时间里,死亡是非常简单的," 华盛顿西雅图艾伦脑科学研究所 ( Allen Institute For Brain Science ) 主席兼首席科学家克里斯托弗 · 科赫 ( Christof Koch ) 说。

脑细胞和意识的死亡之前被认为是一个非常快速的过程,通常发生在氧气和血液供应被切断的几秒钟或几分钟内。没有能量供给,神经元中储存的能量在几分钟内消失,从而引发一连串的死亡和损伤分子,导致不可逆转的退化。

由于出于伦理问题的考量,在实验过程中,大脑中一旦有任何与意识相关的脑电波存在,研究人员就必须停止实验。因此,他们在溶液中加入了能阻止神经元放电的化学物质,这样做除了有助于细胞的恢复之外,还能保护神经元免受损伤,避免因脑电活动的启动而使大脑重获意识。

" 现在,我们必须质疑什么是不可逆转的。"

但耶鲁大学的研究人员最近公布了正在研究的组织样本,即使在死亡数小时后,仍然显示出生命迹象。今年进行的猪脑实验就是试图查明这种活动到底有多普遍。杜克大学法律与哲学教授Nita Farahan认为,迫切需要制定伦理原则,以防未来的研究走偏。

在整个实验过程中,研究人员对大脑的脑电活动进行了全面监测。结果并没有发现任何脑电波。为了检测这些化学物质是否真的能阻止大脑活动,他们还将一些神经元移除,放在一个没有添加化学物质的培养皿中进行单独测试,结果发现它们仍能发送电信号。

在大多数国家,当大脑活动停止或心脏和肺停止工作时,一个人就被认为是合法死亡。

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  1. 在实验过程中究竟发现了什么?

大脑需要大量的血液、氧气和能量,即使仅仅几分钟没有这些重要的支持系统,也会造成不可逆转的损害。

他说:"在哺乳动物被杀死数小时后,它们的大脑看起来'还活着',这一发现意味着伦理学家、监管机构和整个社会现在必须重新全面思考这个问题。它开启了以前无法想象的可能性。因为世界各地已有数百人付费冷冻和储存他们的大脑,希望有一天科学家们能让他们复活。"

在灌注大脑的6小时内,研究人员惊讶地发现,通常会在身体死亡之后出现的脑细胞损伤数量得到了减少;不仅如此,他们还发现神经元和一些其他的脑细胞重新启动了正常的代谢功能,例如它们可以消耗糖分并产生二氧化碳;除此之外,大脑的免疫系统似乎也在运作。

自 20 世纪初以来,科学家们进行了一系列实验,通过冷却大脑、泵入血液或其他替代物,使动物的大脑在心脏停止跳动后依然保持活性。

另一个问题是,如果大脑中还有信息的话我们是否能够从大脑中检索到。其它研究小组正在探索解码活人神经活动的方法,例如探测他们的记忆或他们在梦中看到的图像。那么这种复活的方法有一天能应用于死后的人类大脑吗?

在实验过程中,大脑的细胞结构和许多的大脑部分都得到了保存;而在另一组没有灌注营养溶液的实验中,大脑的细胞结构和大脑结构都出现了坍塌。当科学家为那些接受过灌注处理的大脑组织样本通电时,发现那些神经元仍然可以携带信号。

但是这些器官后来的功能如何还不清楚。

围绕这项研究的讨论表明,知识的增长和治疗方法的改进完全能够改变了死亡本身的定义。医生还用脑死亡来宣布患者的死亡,但是如果你刚刚读了这篇文章。你或许会认为今天不可逆转的脑死亡,可能明天就能够实现了。

  1. 这是否意味着,我们可以在人死之后让大脑复活?

其他研究表明,死后很长时间从大脑中提取的细胞可以进行正常的活动,如制造蛋白质。

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完全不是!

这让耶鲁大学的神经学家奈纳德 · 塞斯坦 ( Nenad Sestan ) 想知道 : 一个完整的大脑在死亡数小时后能否复活 ?

这一实验酷似一些科幻小说的情节,但是研究人员警告称,我们离这一壮举还有很长一段路要走。而且在这项研究中,猪没有恢复任何形式的意识,到底能否恢复研究人员也不清楚,但至少我们距离那个梦想又近了一步。

从这个实验中,我们只看到了有限的迹象表明个别脑细胞仍然存活和工作,但他们并没有发现整个大脑的所有脑细胞出现某种协调的电子模式,这意为着并没有出现实现复杂的大脑活动、感知或意识。要让这样的高级功能变得可能,还需要一个巨大的飞跃。耶鲁大学的神经系统科学家Nenad Sestan教授,也是这项研究的主导者说:“这不是一个活的大脑,而是一个仍有活跃细胞的大脑。”

Sestan 决定找出答案——他用了 32 头猪的头颅,这些猪是在他实验室附近的屠宰场里被宰杀的。

读者注:本文出自英国《每日快报》,转载请注明出处,投诉我抄袭者请绕路!

研究人员认为,重新启动大脑活动可能需要电击才能实现,或者将大脑长时间保存在溶液中,以便在任何缺氧状态下受到损伤的细胞能够恢复过来。通过这项技术,研究人员使猪的大脑存活了高达36个小时。目前,他们并不打算立即尝试在一个脱离了身体的大脑中恢复脑电活动,而是想要找出这项技术能让大脑的代谢和生理功能在体外维持多久。

死亡四小时后,研究人员开始向大脑的静脉和动脉注入一种温暖的防腐剂。

而且,BrainEx系统还远无法用于人类,尤其考虑到它需要先将大脑从头骨中取出,才可以向内灌注溶液。

该系统被研究人员称为 BrainEx,通过向脑细胞输送营养和氧气来模拟血液流动。

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研究小组使用的防腐溶液还含有阻止神经元放电的化学物质,以保护神经元免受损伤,并防止大脑电活动重新启动。

在死亡的10小时后,猪的大脑的细胞会退化,而在通入了Brain Ex系统的脑细胞,神经细胞星形胶质细胞会保持健康。| 图片来源:STEFANO G. DANIELE, ZVONIMIR VRSELJA/SESTAN LAB/YALE SCHOOL OF MEDICINE

尽管如此,科学家们在整个实验过程中都在监测大脑的电活动,如果他们看到器官可能正在恢复意识的迹象,就准备进行麻醉。

  1. 这个实验符合伦理要求吗?

研究人员测试了大脑在 6 小时内的表现。

在这样的实验中,伦理是一个绕不开的问题。研究团队表示,他们已经向所有相关的伦理委员会获取了进行这项实验的批准;而且实验中所使用的样本来自于因食物用途而被宰杀的猪,所以他们并没有造成额外的死亡。

他们发现,神经元和其他脑细胞已经重新启动了正常的代谢功能,比如消耗糖分和产生二氧化碳,而大脑的免疫系统似乎正在工作。

但美国的一些关于动物研究的法律只涉及对活体动物的研究,因此面对这种新情况,还不清楚相关的法律会如何应对。研究人员希望大家可以对这些法律条文进行新的探讨。美国杜克大学的法学教授Nita Farahany就建议,为了安全起见,未来应该对所有这样的大脑进行整体麻醉。

单个细胞的结构和大脑的部分被保存了下来,而对照组的细胞没有接受到营养和富氧的溶液,它们被破坏了。

有伦理学家认为,这一类可用于脱离了身体但有可能有感知能力的器官的技术,或许对动物和人类具有更广泛的伦理意义。耶鲁大学生物伦理学家Stephen Latham在接受《自然》的采访时表示,在某些情况下,这样做可能在道德上是正当合理的,例如它或许能让科学家在器官上测试治疗退化性脑疾病的药物,而不用直接用在人体上。

当科学家们将电应用于处理过的大脑组织样本时,他们发现单个神经元仍然可以携带信号。

  1. 这会如何改变我们对大脑的理解?

但该团队从未在整个大脑中看到协调的电子模式,后者将表明复杂的大脑活动,甚至意识。

这项新的研究对大脑损伤与大脑死亡的永久性提出了一个尖锐问题。它让我们不禁怀疑,我们可能大大低估了大脑的恢复能力。

研究人员说,重新启动大脑活动可能需要电击,或者将大脑长时间保存在溶液中,让细胞从缺氧状态下受到的损伤中恢复过来。

在此之前,我们认为大脑的正常运行需要大量的血液、氧气和能量才能得以维持,哪怕短短几分钟的缺氧,都会造成不可逆转的大脑损伤,引发一系列不可逆转的细胞死亡和退化。现在我们知道,即便在死亡4小时之后且不冷却的情况下,仍然有一些细胞活动可以“复活”。细胞死亡的持续时间比我们原本想象的更长,大脑的存活时间也比之前认为的要长得多。

Sestan 的团队已经使用这项技术使猪的大脑存活了 36 个小时,目前还没有计划在一个没有实体的器官中恢复电活动。

7、对器官捐赠是否会有影响?

相反,他的首要任务是找出他的团队能在体外维持大脑代谢和生理功能多久。

在短期之内,对于脑死亡之后的器官捐赠或许并不会有太多影响。因为这一类捐赠器官通常来自于受到了严重的脑损伤的患者,他们的脑干不再能正常行使功能,而脑干是对生命至关重要的一个大脑部分。在现有的技术条件下,还没有人在检测显示出了脑干死亡后还能恢复的。

塞斯坦说 :" 可以想象,我们只是在防止不可避免的事情发生,而大脑并不会恢复。"

但从长远的角度来看,这在实际执行和伦理上会对器官捐赠有所影响。在一些欧洲国家,当急救人员无法让一个因心脏病发作而死亡的患者复苏时,为了保护患者的器官能用于移植,急救人员会使用一种向身体泵入含氧血液来保存器官的系统,但这种系统并不会向大脑泵入含氧血液。如果BrainEx的技术得到广泛应用,那么复苏患者的能力或许就能得到延长,从而实际的器官捐赠者数量或许会减少。

" 我们只飞了几百米而已,但我们真的能进行飞行吗 ?"

新的实验为在实验室中研究大脑提供了一种新方法。在医学上,这种人工的血液替代溶液或许能有助于保护那些因缺氧而受损的大脑或其他器官,这对那些患有心脏病等疾病的人来说无疑是一个好消息。这种液体中含有能保护神经细胞免受损伤的化学物质,而且与血液不同的是,它们不含有能导致大脑损伤的免疫细胞

他补充说,BrainEx 系统还远未准备好用于人类,尤其是因为如果不先将大脑从头骨中取出,就很难使用。

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