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文化

科学家在猪被杀 4 小时后恢复了猪脑一部分功能,这是个突破

Gina Kolata2019-04-19 12:22:06

“‘生’与‘死’之间原本有着清晰的界限。但现在我们该怎么看待这种‘半死不活’的状态?我们本来以为这种状态是不可能存在的。”

本文只能在《好奇心日报》发布,即使我们允许了也不许转载*

研究人员日前利用被宰杀的猪做实验,恢复了多副脱离躯体的猪脑中的细胞活动,引发了生与死界限何在的深刻伦理问题。

这些猪脑并没有恢复意识:脑内没有产生有序的电信号,因而也没有恢复意识、智力等高级功能。

但在一项实验步骤中,猪脑中的血管恢复了机能,一些细胞出现了代谢活动,甚至还会对药物产生反应。研究人员对脑组织切片进行测试后,发现一些神经元产生了电信号。

这项实验非常初步,暂不会改善对人类脑损伤的治疗。但生命体在传统意义上宣告死亡后部分脑组织仍能恢复机能的现象,完全有违现代医学对器官的认识,于是也产生了形而上学的问题。

杜克大学生物伦理学家、法学教授妮塔·法拉哈尼(Nita A. Farahany)表示:“‘生’与‘死’之间原本有着清晰的界限。但现在我们该怎么看待这种‘半死不活’的状态?我们本来以为这种状态是不可能存在的。”

几十年来,医生和悲伤的患者家属都想知道,因为重度中风或心脏病发作而导致大面积脑损伤的病人能否复苏?他们的大脑真的无法救治了吗?

新的研究表明,我们对脑损伤和所谓的“脑死亡”知之甚少。本周三(当地时间 4 月 17 日)发表在《自然》杂志上的这一发现令法拉哈尼博士等生物伦理学家感到既震惊又好奇。

宾夕法尼亚大学生物伦理学家乔纳森·莫雷诺(Jonathan Moreno)表示:“这太不可思议了。如果有什么值得公众对科学和医学伦理深思的话,那就是这个问题了。”

过去人们一直认为,一旦停止供血,大脑就会迅速坏死。细胞功能会逐步退化,神经元之间的联系也会被切断。科学家认为除非立即恢复供血,大脑受到的损伤是不可逆转的。

而这次,耶鲁大学的研究人员从屠宰场收集了 32 只猪脑。他们锯开头骨,从中取出了大脑。当他们开始实验时,这些猪脑已经处于失血状态在室温下放置了 4 个小时。

研究团队开发了一套名为 BrainEx 的系统,它可以把实验溶液灌入完整的大脑。科学家希望这项技术能帮助人类找到治疗中风、脑外伤、阿尔茨海默氏病等疾病的新疗法。

研究人员把溶液注入猪脑,整个过程持续了 6 个小时。这种溶液给脑组织带去了氧气,同时它也含有一种化学物质,能让科学家利用超声波探测液体流动情况。

溶液中还含有另一种可以阻断神经信号的化学物质。据科学家推断,如果脑细胞处在不活跃的状态,它们应该会得到更好的保存,也更容易恢复新陈代谢。

尽管可能性不大,但研究人员也不希望冒险让猪脑恢复意识。万一发现产生了代表意识的电信号,他们就准备给猪脑注射麻醉剂,并立即冷却大脑,停止实验步骤。

除了灌入了 BrainEx 溶液的猪脑外,科学家还对比了未注入任何溶液以及注入了无特殊功效溶液的大脑。后两组大脑均未出现活动迹象,脑内的细胞也在不断退化。

猪脑中的神经元(绿色)、星形胶质细胞(红色)、细胞核(蓝色)。左图为死亡 10 小时后未经处理的大脑切片,右图为经过实验的大脑切片。图片版权:Stefano G. Daniele and Zvonimir Vrselja, Yale School of Medicine

资助这项研究的美国国家卫生研究院(National Institutes of Health)召开了新闻发布会探讨该实验的意义。

耶鲁大学神经科学家、负责此次研究的内纳德·塞斯坦博士(Dr. Nenad Sestan)谈到复苏的脑组织时表示:“它不是一个活着的大脑,而是一个在细胞层面上活跃的大脑。我们想知道,已经死亡的、完整的大脑里,脑细胞的部分功能是否可以恢复。”

他指出,有些长时间暴露在严寒中的人看似已经死亡,但最后仍能苏醒,他们的大脑也可以继续运转。一些中风患者的脑部淤血阻塞了部分脑组织供血长达 16 个小时,但在医生清除了血块后,他们的脑功能也能得以恢复。

美国国家卫生研究院负责大脑研究工作的安德烈亚·贝克尔-米切纳(Andrea Beckel-Mitchener)表示:“这是个巨大的进步。这种实验以前还没有在大型哺乳动物完整的大脑上成功过。”

国家卫生研究院临床中心生物伦理学负责人克里斯蒂娜·格雷迪(Christine Grady)则认为,这项研究“第一次为研究哺乳动物死亡后体外完整的大脑提供了机会”。

她还说:“这让研究人员用前所未有的方式了解细胞和它们之间的联系。”这项技术或能拓展我们对脑损伤及细胞修复的研究,以及药物对大脑的影响。

研究脑组织复苏所引起的伦理问题也几乎是史无前例的,其中就包括实验室动物的权益保护问题。

耶鲁大学生物伦理学家斯蒂芬·莱瑟姆(Stephen R. Latham)表示:“这是个全新的课题。我们不是在做动物研究,研究人员是从死去的动物身上得到了大脑。”

他问道,如果实验目的正当,那么伦理学家怎样才能确定研究所造成的痛苦(一个“部分活着”的大脑)也是合理的?

法拉哈尼博士等专家则认为,尽管此次研究未在猪脑中发现电信号,但科学家或许可以恢复脑电活动。目前尚不明确如果实验溶液中不含神经阻滞剂的话会发生什么。

她质疑说,对一个在细胞层面上活跃的大脑,什么才是适当的保护,我们应该把它当做活的动物吗?毕竟我们不能把它当做死去的动物。

莫雷诺博士也疑惑道:“在谈猪的意识时我们在谈论什么?我们要寻找的又什么?”

此项研究也可能对器官捐赠产生影响。

凯斯西储大学(Case West Reserve University)生物伦理学家斯图尔特·扬纳(Stuart Youngner)介绍说,在法国和西班牙,假如病人心脏病发作后大脑失去供血,急救人员会尝试 30 分钟左右让心脏重新起搏。扬纳是本次研究论文附加评论性文章的共同作者。

如果心脏复苏失败,急救人员就会利用便携式人工心肺机把血液输送到全身,以保护患者的器官。他们还会在患者体内放入一只气球,防止血液进入大脑。这样在大脑死亡后,病人就可以成为器官捐献者。

扬纳博士表示,“如果可以使用类似 BrainEx 的系统,为什么不(恢复大脑),反而去获取他们的器官呢?”他说在美国,放置气球的做法被认为是不道德的。但是像 BrainEx 这样的系统很可能会鼓励医生和急救人员用更长的时间、更大的代价来抢救病人。最终,脑死亡的病人越来越少,器官捐献者也会越来越少。

研究人员强调说,即便是在人类身上做最初步的脑复苏测试也还需要数年时间。但法拉哈尼博士认为,总有一天脑复苏会成为普通的医疗救治手段。

“也许我们能在有生之年看到这一天,”她说。


翻译:熊猫译社 智竑

题图来自 Max Pixel

© 2019 THE NEW YORK TIMES

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