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被“复活”的死亡猪脑:Nature封面报道引发热议,脑死亡还是生命的终结么?

摘要: “在人类历史的大部分时间里,死亡非常简单。现在,我们不得不质疑什么是不可逆转的。“

钛媒体注:本文来自微信公众号大数据文摘(ID:BigDataDigest),作者:周素云,钛媒体经授权发布。

复联4还没来得及看?那些“弹指间灰飞烟灭”的英雄们还未复活,我们先来看下科学界的重磅,“复活”的死亡大脑。

4月17日, Nature发表一篇重磅封面论文,科学家们成功将屠宰4个小时后的猪脑“复活”。他们构建了一个BrainEX的系统,通过向脑细胞输送营养和氧气来模拟血液流动,最终让死亡的猪脑恢复了脑循环和部分脑细胞功能。

虽然“起死”的猪脑并没有“回生”,只是恢复了部分血液循环功能和一些脑部神经活动,并没有恢复意识。但这项发现为研究者认识大脑乃至治疗阿尔茨海默病、中风等脑部相关疾病带来了新希望,同时也可能带来对脑死亡界定等方面的新问题,引发了科学界的持续热议。

脑死亡还是生命的终结么?

让我们先来回顾一下,到底实验是怎么“复活”猪脑的呢?

人类和其他哺乳动物的大脑极易受到血流中断和氧气水平降低的影响,即使缺血、缺氧几分钟,也会给大脑造成不可逆的伤害。在世界上的很多国家中,可以认为当大脑停止活动即脑死亡时,即可确认人已经“合法死亡“。

自20世纪到现在, 科学家们一直在挑战,试图让大脑在心脏停止跳动继续工作。甚至有研究表明,从人类死亡大脑中取出的脑细胞仍然可以继续活动。这一次, 来自耶鲁大学医学院的专家们给我们带来了惊喜。

他们使用了美国农业部屠宰场的约300头猪头。这些猪脑来自农场,并不是专门为试验室做试验的动物。

在对该技术进行优化(被杀死的4小时后,从猪头骨中取出猪脑),该团队将32个猪脑成功连接到Brain Ex系统,并进行了长达6小时的实验。

研究人员模仿脉冲,有节奏地用特制液体在猪脑中循环。该液体中包含合成血液,它可以携带氧气和药物放缓和逆转脑细胞死亡。

试验显示,它减少了脑细胞的死亡,并在一定程度上恢复了血液循环功能以及一些脑部神经活动,例如细胞产生能量和清楚废物的能力。

来源:Nature

此外,实验还显示大脑对药物有正常反应,而且所消耗的氧气就像正常大脑一样。

科研人员担心猪脑会有恢复意识的可能,因而使用了药物来减少其脑部活动。最后,在脑电图中并没有显示带有意识或感知的大脑活动迹象。

这一前所未有的试验改变了大脑死亡的概念。因为之前,许多人认为一旦大脑缺氧,就会很快死去,而且不可逆转。

耶鲁大学神经科学教授内纳德·塞斯坦表示,这一试验向人展示了细胞死亡是一个渐进和逐步的过程。而且,有些过程是可能被推迟甚至是可以逆转的。

“在人类历史的大部分时间里,死亡非常简单。现在,我们不得不质疑什么是不可逆转的。“

对“复活”猪脑实验的疑问和热议

在这篇论文发出后,引起了动物研究、人类研究学者专家的广泛讨论,以及生与死之间界定的伦理争论。

研究团队声称BrainEx并没有违背任何研究的道德准则,该项研究是在耶鲁大学动物保护与使用委员会(IACUC)的监督下完成,该委员会的存在是为了确保动物的使用符合美国法律对联邦资助研究的要求。这些猪作为牲畜饲养,并在研究开始前被杀死,因此不属于动物福利法范围内。

在美国,1966年的“动物福利法”是唯一规定如何在研究中对待动物的联邦法律,适用于活物或死亡动物。

如果该实验在美国境外进行的话,也是符合规定的。

欧盟为用于科学目的动物制定的保护指令中,主要旨在预防(或最小化)活体动物所经历的任何痛苦和疼痛感。它也特别排除了为农业而饲养的动物

如果在中国,该项目也是符合科学技术部和省科学技术局所制定的法规,即中国实验动物保护国家标准。保护法也排除了为食物而饲养的动物,主要关注的是消除或减少活体动物的潜在痛苦和疼痛感。

来源:Fabrizio Bensch /路透社

但又因为出现了死亡大脑“复活”的实验,一部分动物研究者认为,需要为这类实验重新制定规则。因为很有可能被研究的动物处于一个灰色地点, 既不是活着的,也没有完全死亡。对于未来的实验,研究人员至少需要解决以下5个问题。

  1. 如何监测意识和感知迹象?脑电图无法得到可靠的表面有意识的大脑,此次实验中, 研究人员为了避免恢复猪脑的意识可能性,使用了少量麻醉剂。
  2. 哪些动物适合作为BrainEX的研究模型?需要哪些研究和结果证明使用这些动物的合理性?在现阶段,调查人员应该更加谨慎的对哺乳动物进行测试,特别是猪、狗等灵长类动物。
  3. 神经活动阻滞剂的使用是否足以防止与感知相关的能力的出现,例如感受到疼痛的能力?可能有必要将BrainEX或类似的系统应用于有或没有神经元活动阻滞剂的老鼠或者小白鼠, 以更好地了解阻滞剂的作用。
  4. 在哪些情境下麻醉可应用于后续研究,以防止诱发任何类似疼痛的可能性?在什么情况下不应该使用麻醉剂?目前,鉴于未知的因素太多,应该在后续研究中继续使用麻醉剂。
  5. Brain EX或类似的人工循环系统应该运行多长时间?此次实验为6个小时,但是否这样的系统只能在一段时间内有效?还是可以设置时限?这些将有利于对以后的实验进行风险和收益的分析。

对人脑研究的思考

虽然距离人脑实验还有很长的路要走, 但未来的某一天,总有研究人员会使用类似BrainEX的系统去治疗因缺氧而造成的脑损伤。

到目前为止,神经科学家和医生都认为由此造成的细胞死亡是不可逆转的。相应的治疗都是与健康的脑组织一起工作,以帮助其恢复控制和运转等其他技能。

在开展人脑分离于肉体外的实验前,尤其是这种脑灌注实验,研究人员需要为患者或者捐赠者提供足够的信息,以供他们做出明智的决定。他们需要知道实验将导致哪些大脑活动以及这些活动将意味着什么?他们还需要知道恢复的可能性以及即将产生的影响。

另一个值得关注的问题是,哪些信息可以合理地从大脑中检索出来?

目前,很多研究团队正在解码活着的人的脑神经活动,比如探测人类的记忆或者在梦中所看到的图像,这种探索有朝一日也会用于“复活”的大脑么?这种实验如果有一天被通过的话,虽然可能性很小,但我们现在至少需要认真考虑。

全世界有数百人已经付钱将他们的大脑冷冻和储存,希望有一天科学家们能够恢复它们。在Brain Ex的研究发表之后,不排除脑灌注被误用可能性。

来源:Brian Snyder /路透社

在2005年,美国医学研究所和国家研究委员会发布了人类胚胎干细胞研究指南,这项研究成功地促进了涉及人类胚胎干细胞的研究,其内容几乎完全被国际学会采用。干细胞研究为人类基因组编辑研究制定指导方针,但在人类基因编辑的研究上我们已经有了经验教训。

最新的脑复苏研究也同样需要得到更多的国际关注,公民也必须参与这一过程,即使让非科学家参与这项研究的伦理界限,也不能保证未来公众可以接受。

相关链接:

https://www.nature.com/articles/d41586-019-01168-9

https://www.bbc.com/zhongwen/simp/science-47980154

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