В радикальном эксперименте, в котором некоторые эксперты задаются вопросом, что значит быть «живым», ученые восстановили мозговое кровообращение и активность некоторых клеток в мозге свиней через несколько часов после того, как животные погибли на бойне.
Результаты, полученные на свиньях, а не на людях, ставят под сомнение давнюю точку зрения о том, что после смерти клетки мозга подвергаются внезапному и необратимому повреждению.
Вместо этого, результаты, опубликованные сегодня (17 апреля) в журнале Nature, показывают, что мозг крупного млекопитающего «сохраняет ранее недооцененную способность к восстановлению» кровообращения и определенных клеточных активностей через несколько часов после смерти, говорит старший автор исследования Ненад Сестан, профессор нейробиологии, сравнительной медицины, генетики и психиатрии в Йельской школе медицины в Нью-Хейвене.
«Основным следствием этого открытия является то, что ... гибель клеток в мозге происходит через более длительное временное окно, о котором мы ранее думали», - сказал Сестан на пресс-конференции вчера. По словам Сестана, вместо того, чтобы происходить в течение нескольких секунд или минут после смерти, «мы показываем, что ... постепенный, поэтапный процесс» и что в некоторых случаях процессы гибели клеток могут быть отложены или даже обращены вспять.
Тем не менее, исследователи подчеркнули, что они не наблюдали никакой активности в мозге свиней, которая была бы необходима для нормальной работы мозга или таких вещей, как осознание или сознание. «Это не живой мозг», - сказал Сестан. «Но это клеточно-активный мозг».
Работа может предоставить ученым новые способы изучения мозга, позволяя им исследовать функции всего целого мозга так, как это было невозможно раньше. Это, в свою очередь, может помочь ученым лучше понять заболевания головного мозга или последствия травмы головного мозга, считают исследователи.
Хотя текущее исследование было проведено на свиньях, а не на людях, мозг свиней больше и похож на человека по сравнению с мозгом грызунов.
"BrainEx"
В ходе исследования ученые разработали новую систему для изучения неповрежденного, посмертного мозга, получившего название BrainEx. Это сеть насосов, которые направляют синтетический раствор - заменитель крови - в артерии мозга при нормальной температуре тела.
Используя BrainEx, исследователи изучили 32 посмертных головных мозга свиней, которые были получены из свинокомплекса (который в противном случае был бы отброшен). Мозги были помещены в систему BrainEx через 4 часа после смерти свиней, и им было разрешено "перфузировать" синтетический кровезаменитель в течение 6 часов.
В течение этого времени система BrainEx не только сохраняла структуру клеток головного мозга и уменьшала гибель клеток, но также восстанавливала некоторую клеточную активность. Например, некоторые клетки были метаболически активны, то есть они использовали глюкозу и кислород и производили углекислый газ. Другие клетки реагировали воспалительным ответом при стимуляции определенными молекулами.
Напротив, «контрольные» мозги, которые не обрабатывались BrainEx, быстро разлагались.
«Мы можем видеть резкие различия между мозгами, которые мы обрабатываем с помощью нашей технологии» и мозгами контроля, сказал Сестан.
Этические проблемы
Доктор Нил Сингхал, доцент кафедры неврологии в Калифорнийском университете в Сан-Франциско, который не принимал участия в исследовании, сказал, что работа была «вызывающей мысли» из-за некоторых поднятых этических вопросов. Например, хотя ученым еще далеко до возможности восстановить функцию мозга у людей с тяжелыми повреждениями головного мозга, если возможно некоторое восстановление мозговой активности, «тогда нам придется изменить наше определение смерти мозга», - сказал Сингхал Live Science. ,
Исследователи не видели никаких признаков сознания, и при этом это не было целью исследования. Фактически, синтетический раствор крови включал в себя несколько химических веществ, которые блокируют нейронную активность, вид деятельности, который будет необходим для сознания.
Более того, если появился какой-либо организованный вид электрической активности - вид, необходимый для сознания - исследователи были готовы предпринять действия, чтобы остановить эту деятельность, используя анестезию и понижение температуры мозга, сказал соавтор исследования Стивен Лэтэм, директор Йельского университета. Междисциплинарный центр биоэтики. Другими словами, прекращение эксперимента, если это произошло.
В комментарии, опубликованном вместе с исследованием, Нита Фарахани, профессор права и философии в Университете Дьюка, и коллеги призвали выработать дополнительные руководящие принципы в отношении этических вопросов, поднятых в исследовании, которые, по их словам, «ставят под сомнение давние предположения о том, что делает животное - или человек - жив ".
К таким вопросам относятся, как определить сознание с самого начала и как долго должны работать такие системы, как BrainEx.
Будущая работа
Поскольку исследование длилось всего 6 часов, необходимы дополнительные исследования, чтобы узнать, может ли BrainEx сохранять мозг дольше, чем в этот раз.
Кроме того, остается много вопросов о том, насколько эта модель похожа на среду мозга. Система не использует настоящую кровь, и мозг не купается в жидкости, как внутри черепа, сказал Сингхал.
Но если эту систему можно использовать в будущих исследованиях мозга, это «может привести к совершенно новому способу изучения посмертного мозга», Андреа Бекел-Митченер, руководитель группы в рамках инициативы BRAIN Национального института здравоохранения, которая совместно финансировала исследования, говорится в сообщении. «Новая технология открывает возможности для изучения сложных соединений и функций ячеек и цепей, которые теряются при сохранении образцов другими способами», - сказал Беккель-Митченер. Эта работа также может стимулировать исследования способов восстановления мозга после потери притока крови к мозгу, например, во время сердечного приступа.
Тем не менее, исследование не приблизилось к возможности восстановить мозг, свинью или человека после смерти. «По сути, когда мозг теряет кровообращение, это похоже на очень запутанное здание, которое просто разрушается на миллион кусочков», - сказал Сингхал. Новая работа предполагает, что этот метод "может восстановить часть фундамента", но на этом фундаменте все еще есть собор мозга, сказал он.
