科学家死亡后数小时即可恢复部分大脑功能

猪脑海马区的神经元（绿色），星形胶质细胞（红色）和细胞核（蓝色）的免疫荧光染色剂在死亡后十小时（左）未接受治疗或使用BrainEx技术灌注后未作处理。死后十小时，除非被BrainEx系统救助，否则神经元和星形胶质细胞会发生细胞分解。（图片来源：Stefano G.Daniele和Zvonimir Vrselja;塞斯坦实验室；耶鲁大学医学院）

耶鲁大学的科学家在4月17日的《自然》杂志上报告说，猪死后四个小时，其大脑的血液循环和细胞活动得以恢复，这一发现挑战了人们对死后某些大脑功能停止的时间和不可逆性的长期假设。

分离出从肉类包装厂获得的死后猪的大脑，并用专门设计的化学溶液循环。科学家报告说，人们曾经观察到许多基本的细胞功能，它们曾经被认为会在氧气和血流停止后的几秒钟或几分钟后停止。

神经系统，比较医学，遗传学和精神病学教授内纳德·塞斯坦（Nenad Sestan）说：“大型哺乳动物的完整大脑在循环停止后数小时内仍保持了先前恢复不足的恢复循环以及某些分子和细胞活动的能力。”

但是，研究人员还强调，经过治疗的大脑缺乏与正常脑功能相关的任何可识别的全局电信号。

“我们从未观察到与知觉，意识或意识相关的有组织的电活动，”神经科学副研究员Zvonimir Vrselja说。“根据临床定义，这不是活的大脑，而是细胞活跃的大脑。”

通常认为大脑内的细胞死亡是一个快速且不可逆的过程。切断氧气和血液供应后，大脑的电活动和意识体征在几秒钟内消失，而储能在数分钟内耗尽。当前的理解认为，然后激活一系列损伤和死亡分子，导致广泛的，不可逆的变性。

但是，塞斯坦实验室的研究人员专注于大脑的发育和进化，他们观察到，即使在死后几个小时内收获组织，他们日常处理的小组织样本仍显示出细胞活力的迹象。他们很感兴趣，他们获得了加工成食品的猪的大脑，以研究这种事后生存力在完整的大脑中可能有多广泛。猪死后四个小时，他们使用称为BrainEx的系统连接大脑的脉管系统，流通一种独特配方的溶液，开发出这种溶液来保护大脑组织。他们发现神经细胞的完整性得以保留，某些神经元，神经胶质和血管细胞的功能得以恢复。

新系统可以帮助解决一个棘手的问题，即无法应用某些技术来研究完整的大型哺乳动物大脑的结构和功能，从而阻碍了对诸如脑部疾病的根源以及健康中的神经元连通性等主题进行严格的研究。和异常情况。

医学博士第一作者，共同第一作者史蒂芬诺·G·丹尼尔（Stefano G. Daniele）说：“以前，我们只能在静态或很大程度上二维的条件下，利用原生环境之外的小组织样本研究大型哺乳动物大脑中的细胞。” D．候选人。“我们首次能够在三个维度上研究大型大脑，这增强了我们研究复杂细胞相互作用和连通性的能力。”

这组作者说，尽管这项进展还没有立即在临床上应用，但这一新的研究平台也许有一天能够帮助医生找到帮助挽救中风患者脑功能的方法，或者测试针对损伤后细胞恢复的新型疗法的功效。

这项研究主要是由美国国立卫生研究院（NIH）的BRAIN计划资助的。

美国国立卫生研究院国家心理健康研究所功能神经基因组学负责人安德里亚·贝克尔-米切纳（Andrea Beckel-Mitchener）表示：“这一研究领域为增进对脑部疾病的理解和治疗寄予了希望，并可能导致一种全新的研究人类死后大脑的方式。”共同资助了这项研究。

研究人员说，目前尚不清楚这种方法是否可以应用于刚刚去世的人脑。使用的化学溶液缺乏人体血液中天然存在的许多成分，例如免疫系统和其他血细胞，这使得实验系统与正常的生活条件明显不同。但是，研究人员强调，任何涉及人体组织或死后动物组织中全球电活动可能复苏的未来研究都应在严格的道德监督下进行。

耶鲁大学跨学科生物伦理学中心主任斯蒂芬·拉瑟姆（Stephen Latham）说：“恢复意识从来不是这项研究的目标。”“研究人员准备干预麻醉剂和降温的使用，以阻止有组织的全球电活动（如果发生的话）。每个人都事先同意，如果没有明确的道德标准和机构监督机制，涉及复兴的全球活动的试验就无法进行。”

美国国立卫生研究院临床中心生物伦理学系主任克里斯蒂娜·格雷迪说，使用“大脑计划”开发的工具来揭示脑损伤和疾病的奥秘在道德上是当务之急。

她说：“与研究人员合作，认真思考并主动解决他们在开辟脑科学新领域时可能遇到的任何潜在的道德问题也是我们的责任。”

出版物：Zvonimir Vrselja等人，“验尸数小时后脑循环和细胞功能的恢复”，《自然》第568卷，第336–343页（2019年）