复活死亡大脑！《自然》重磅发布耶鲁最新研究意味着什么
一直以来，我们都认为脑死亡，即宣告着生命活动的终结。
这个观点在医学界和法律界也盛行已久。
但近日，《自然》（Nature）封面重磅发布的耶鲁大学最新研究，却颠覆了人们的认知。
来自耶鲁大学的科学家们构建了一个名为BrainEx的系统，向脑细胞输送营养和氧气来模拟血液流动——该系统让猪大脑在死亡4小时后成功复活，并维持了至少6小时。
模糊了“生”与“死”的界限的BrainEx
来自华盛顿西雅图艾伦脑科学研究所主席兼首席科学家克里斯托弗·科赫(Christof Koch)说道：“在人类历史的大部分时间里，死亡是非常简单的，现在，我们必须质疑什么是不可逆转的。”
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。
大脑需要大量的血液、氧气和能量，即使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。
自20世纪初以来，科学家们就在进行一些实验，试图让大脑在心脏停止跳动之后继续保持活动。但是之后大脑的功能如何目前还不清楚。
还有研究表明，在人死后很久，从大脑中取出的细胞仍然可以进行正常活动，如制造蛋白质。
基于这些发现，耶鲁大学的神经科学家Nenad Sestan想要弄清的问题是：在死亡数小时之后，我们还能够让整个大脑“复活”吗？
▲Nenad Sestan
他决定要找到这个问题的答案。
他们团队到实验室附近的一家屠宰场，购买了32头猪的断头用来做实验。并将每个大脑从头骨上移开，然后将其放入一个特殊的腔室，然后用导管安装器官。
在猪死后四小时，研究人员开始向猪的大脑静脉和动脉中注入温热的防腐剂溶液。
研究人员将这一系统命名为BrainEx，该系统向脑细胞输送营养和氧气来模拟血液流动。
▲BrainEx原理图
注入猪大脑的防腐剂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害，并防止大脑活动重新开始。
尽管如此，科学家还是在整个实验过程中监测了大脑神经元的放电活动，如果他们看到脑器官有可能恢复意识的迹象，就随时准备使用麻醉剂。
Sestan表示，Brain Ex系统的重点是恢复猪大脑中的微循环，让氧气和养分进入大脑中的微小血管中。
该技术并非旨在实现脑移植或大脑功能的长期维持，而是用于提高我们对大脑组成和功能的理解，并为昏迷患者、癌症患者和患有痴呆症的人以及其他神经系统疾病开发潜在的疗法。
生死计时赛
Sestan和一些同事想知道是否有可能在研究脑细胞的同时将它们保存在一个完整的器官中。
这样做意味着以某种方式为它们提供氧气、营养物质和各种其他保护细胞的化学物质。
在过去的六年里，科学家们一直在开发一种技术来实现这一目标，他们从当地一家猪肉加工中心获得了大约300头猪头，并在这些猪头上测试了他们的方法。
▲被拿来做实验的猪
“这真的是一个黑暗中的项目，”团队成员Stefano Daniele说。
在决定了他们称之为BrainEx的技术的最终版本后，他们用32个猪头做了一项详细的研究。
丹尼尔说，在屠宰场，他和他的同事兹沃尼米尔·沃塞尔加冲洗了大脑，清除残留的血液，并使组织冷却。
回到实验室，他们将猪的大脑从猪的头部取出，并将分离的大脑放在一个实验室内。
从猪被杀后约4小时开始，研究人员将关键的血管连接到一个装置上，该装置将一种特殊配方的化学鸡尾酒泵入体内6个小时。
研究人员测试了猪大脑在六小时内的功能。结果发现，神经元和其他脑细胞重新开启了正常的代谢功能，不断消耗糖、产生二氧化碳。
而且，大脑的免疫系统似乎也在发挥作用。单个细胞和大脑切片的结构得以保留——而对照组大脑中未被注入营养和富氧溶液的脑细胞则丧失了功能。
当科学家们对处理过的大脑的组织样本加电时，发现个别神经元仍然可以携带信号。
▲左图显示的是死后10小时未处理的猪的大脑，神经元呈绿色，星形胶质细胞呈红色，细胞核呈蓝色。右图显示的是死后四个小时，大脑同一区域的细胞与耶鲁大学研究人员所称的BrainEx系统相连。
这些大脑最终看起来与单独变质的猪的大脑有很大的不同。
“我们发现组织和细胞结构得以保存，细胞死亡也减少了。此外，一些分子和细胞功能得到了恢复。这不是一个活的大脑，但它是一个非常活跃的细胞大脑。”
但研究团队没有发现猪大脑中存在协调的放电模式，这是大脑复杂活动甚至是意识存在的证明。
研究人员表示，重启大脑活动可能需要电击，或者将注入的富氧溶液长时间保留在大脑中，以使脑细胞能够从任何由缺氧导致的损伤中恢复过来。
Sestan的团队已经使用其技术使猪脑保持活动状态长达36小时，但近期不打算恢复猪大脑放电活动，目前的首要任务是尽量延长并维持大脑在体外代谢和生理功能的时间。
“可以想象，我们只是在尽量延缓不可避免的死亡，大脑最终将无法恢复功能。” Sestan说。
他还表示，BrainEx系统目前距离在人体上的应用还很遥远，首先人有头骨，要想使用该系统首先要把大脑从头骨中取出，而这只是第一个障碍。
相关伦理道德问题接踵而至
这项研究的意义让伦理学家感到震惊，因为他们在思考这项研究应该如何向前推进，以及它如何符合当前对生者与死者之间区别的理解。
耶鲁大学生物伦理学家斯蒂芬·莱瑟姆(Stephen Latham)曾与Sestan的团队合作。
他说，在某些情况下，这样做可能在道德上是合理的——例如，如果它能让科学家在器官上而不是人身上测试治疗退化性脑疾病的药物。
他表示，科学家们一直在监测猪的脑电活动。如果他们看到任何与意识有关的信号出现的证据，他们就会立即用麻醉和冷却的方法将其关闭。
“原因是，他们不想在没有得到某种严肃的伦理指导的情况下，做一个会引发伦理问题的实验。如果意识在这个大脑中被唤起，伦理问题就会产生。”
考虑到器官的周围环境与其自然环境的本质区别，人体外大脑中的Gauging意识可能会很困难。
密歇根大学安娜堡分校的神经科学家George Mashour说：“我们可以想象大脑能够具备意识能力，在没有器官和周围刺激的情况下，思考什么样的意识是非常有趣的。”
最新的研究也提出了关于脑损伤和死亡是否是永久性的问题。
纽约曼哈塞特范斯坦医学研究所急诊医学专家Lance Becker说：“许多医生认为，大脑在没有氧气的几分钟内，会造成不可逆转的伤害。”但，猪的实验表明，即使没有外界的支持，大脑的存活时间也可能比之前人们所认为的要长得多。
Becker说：“这篇论文就像一枚手榴弹，颠覆了我们以往的认知。我们可能大大低估了大脑恢复的能力。”
这项发现可能对器官捐赠产生实际和伦理上的影响。
在一些欧洲国家，心脏病发作后无法复苏的急救人员有时会使用一种系统，通过向身体泵入含氧血液来保存器官以供移植——但不是向大脑。
俄亥俄州克利夫兰凯斯西储大学(Case Western Reserve University)的生物伦理学家斯图尔特扬纳(Stuart Youngner)说，如果BrainEx等技术得到广泛应用，延长复苏窗口的能力可能会缩小合格器官捐赠者的数量。
他补充道：“潜在捐赠者(他们甚至可能不是捐赠者)的利益与等待器官移植的人之间存在着冲突。”
未来要走的路还很长
与此同时，科学家和政府不得不面对与在没有身体的情况下，创造有意识大脑的可能性相关的法律和伦理困境。
科赫说:“这真的是一片无人地带，法律可能必须进化才能跟上潮流。”
科赫希望在任何研究人员试图诱导一个脱离肉体的大脑产生意识之前，能有更广泛的伦理讨论。“这是一大步，一大步，”
他说。“一旦我们这么做了，就不可能逆转。”
也有许多网友们也对此次研究表示担忧：这就是僵尸启示录的开始吗？
但乐观点想，若是大脑复活的技术能够成真，能够让诸如爱因斯坦这样的伟人的大脑得到“永恒的生命”，也未尝不会加速推进人类文明的进步。
编辑：李晨琰
责任编辑：唐闻佳
来源：综合自《自然》杂志、超级数学建模等