Nature今日封面“復活死亡大腦”？完全沒有好嗎

來源：科研圈

4 月 18 日凌晨， Nature 發表了一篇“挑戰死亡定義”的研究論文：耶魯大學的一組研究人員利用自行研發的體外灌流設備，使已經死亡 4 小時的豬大腦恢復了部分“活力”。

研究人員表示，他們使用了一臺名爲 BrainEx 的自研設備，向死亡大腦的頸動脈連續灌流了 6 小時的人工類血溶液，發現死亡大腦內細胞形態得以保持，膠質細胞的免疫應答、神經元的自發電活動、氧代謝和葡萄糖代謝均得到了恢復。

值得注意的是，在整個過程中，大腦並沒有表現出整體性的皮層電活動。這意味着這項“拯救行動”並沒有恢復豬腦的意識、感知覺、痛覺、情緒等高級功能，因此不會有任何專業人士會將其稱之爲死亡大腦的“復活”。但是，這項研究觸及了醫學界的“最終教條”——它對死亡的定義發起了挑戰，並開始引發一場關於腦死亡、死者器官捐獻的激烈爭論。

拯救大腦

對於高級哺乳動物來說，大腦是身體中最精密、也是最脆弱的器官之一。現代醫學發展至今，已經有無數的案例告訴我們：哺乳動物大腦的血液循環只要被切斷數秒鐘，就會導致神經活動和意識的不可逆性喪失；如果不能立刻恢復血供，將導致腦內神經細胞進入無法挽救的凋亡過程，從而導致腦死亡。

但是，耶魯大學的神經科學家 Nenad Sestan 和同事們可能正在推翻這一醫學常識。他們從耶魯大學校園附近的屠宰場獲得了大約 300 個豬頭，將大腦從顱骨內取出，其中 32 個大腦被連接在了一臺名爲 BrainEx 的設備上。這臺儀器包含記錄軟件、攪拌裝置、液體容器、泵、加熱器、過濾器等等部件，在裝入含有血紅蛋白、抗凝劑等成分的人工血液後，能夠模擬正常溫度下的機體血液循環。研究者將這 32 個豬腦的頸動脈與 BrainEx 相連，在它的幫助下，讓這些大腦在死亡 4 小時後重新獲得了血液供應。

Sestan 表示，與對照組那些沒有接受人工血液灌流的大腦相比，得到 BrainEx 灌流的大腦顯示出了“巨大的差異”。它們的腦細胞能夠進行氧代謝與葡糖糖代謝；神經元能夠自發產生動作電位，也可以對電刺激產生反應；血管在藥物作用下產生了擴張反應；負責免疫應答的膠質細胞能對炎性細胞因子產生“生命樣”反應；神經元內，負責提供能量的線粒體保留了完整的形態和結構；並且那些包裹在神經纖維外、參與神經元之間電信號傳導的髓鞘結構也得以完整保留。

總的來看，這些死亡大腦在接受了 6 個小時人工血液的灌流後，大部分的細胞似乎仍然“活着”：循環系統仍然可以工作，神經元的形狀和大小、它們組成的網絡結構以及其他細胞的功能看上去比那些沒有接受灌流的大腦更接近正常狀態。

對於這些結果，Sestan 表示：“我們從未想過我們會做到這一點，。。。。。。我是指將大腦功能恢復到這個級別”。實際上早在 2017 和 2018 年，他們就在學界內部的閉門會議上向同行們介紹過這項研究的初步結果，參會學者們甚至用“令人難以置信”、“極其重要”等敬畏的語氣和用詞表達自己的震驚之情。達特茅斯學院（Dartmouth College）的神經科學家 James Bernat 博士表示，這項研究“表明，至少在細胞和分子水平上，大腦被剝奪血液和氧氣後，並不會像我們想象的那樣發生不可逆轉的損傷。”他表示這是非常了不起的發現。

本研究的作者則謹慎地表示，大型哺乳動物的大腦“在較長的死後階段，其微循環以及分子和細胞層面的恢復能力未能被得到我們的充分認識。”換句話說，在某些情況下，大腦的死亡並不是一個永久的、不可逆轉的過程。

這不是復活

現行的臨牀判斷腦死亡的標準之一，就是觀察死者的腦電（electroencephalogram， EEG）活動是否停止（一般會顯示爲一條直線）。在這項研究中，雖然研究者們能夠恢復豬腦的循環代謝和相當一部分細胞活動，但是他們一直沒有觀察到這些大腦出現整體性的腦電波動，因此作者認爲這意味着豬腦沒有恢復意識，更不會產生任何的痛苦感受——因此這不能被稱爲“復活”。他們甚至在實驗開始前就做好了準備，如果一旦發現這些豬腦在接受人工血液灌流的過程中出現任何產生意識的跡象，就會立刻對其進行麻醉或冷卻，杜絕“缸中之腦”的可怕圖景成爲現實。

然而，仍有不少學者認爲這一實驗帶來了極大的爭議。參與過美國腦計劃項目的賓夕法尼亞大學哲學家 Jonathan Moreno 表示：“在神經科學界，人們對意識的定義，以及在實際情況中使用什麼標準來判斷一個人是否存在意識等問題，都存在巨大的分歧。這項研究雖然沒在死亡後的豬腦中觀察到整體腦電活動，但是他們發現神經元能夠產生電活動。那麼這種來自局部的微小信號是否屬於意識的組成部分？它有沒有可能是意識在極小尺度上的表現？“

除此之外，我們還面臨着一個更加難以回答的問題：BrainEx 在灌流中使用的人工血液裏含有抑制神經元活動的化學成分，如果我們在實驗中不使用這些藥物，那麼這些大腦有沒有可能就此產生腦電活動，擁有意識？如果這種情況發生了，那麼它究竟能不能算是一個活着的生命？

如何定義死亡

除了引爆倫理道德爭論，這項研究也向現有的“腦死亡”定義和器官捐獻流程發起了挑戰。來自凱斯西儲大學（Case Western Reserve University）的生物倫理學家 Stuart Youngner 和 Insoo Hyun 同期發表在 Nature 的評論文章中表示，“如果該結果足夠穩固和可靠，那麼它可能加劇拯救個體生命與死者器官捐獻之間的矛盾。隨着腦復甦科學的進步，類似的搶救或恢復人類大腦的努力似乎越來越合理。但是，那些爲了器官移植而對死者進行的特殊操作就必須要讓步了。”

目前，不少倫理學家、移植外科醫生和急救人員對腦死亡的定義都存在分歧和爭議。目前大部分移植器官都來自被宣佈爲腦死亡的病人。想象一下，如果一個同意死後進行器官捐獻的患者病危死亡，那麼醫護人員必須要決定在何時放棄搶救，轉而保住健康器官，用它們拯救另一個生命。但是，如果 BrainEx 在將來能夠繼續改造升級，並且能夠拯救人類大腦，那麼被宣佈爲腦死亡的人就可能進入腦復甦搶救，而不是死後的器官捐贈流程。

有記者採訪了美國一家管理器官捐贈的私人團體 United Network for Organ Sharing，想聽聽他們對這項研究的看法。得到的回應是“我們不會就此表態。這種方法和器官捐贈沒有關係。“

專家們則抱有相反的態度。生物倫理學家和兒科心臟外科醫生 Kathleen Fenton 博士表示，這項研究“在某些情況下讓腦死亡的定義更模糊了，……我們應該正視這項研究帶來的問題。關於腦死亡的討論是必須的，這很重要。”

拋去這項研究帶來的倫理和道德爭議，耶魯大學的研究者們表示， BrainEx 是一項能夠幫助我們研究大腦如何在缺血缺氧狀態下更好復甦的新工具。鑑於目前神經科學實驗室多是通過腦細胞培養或腦切片的方式，在靜態或二維條件下研究大型哺乳動物大腦中的細胞。而 BrainEx 則提供了在三維立體角度研究大腦、探索複雜細胞相互作用和連接的條件，爲研究大腦死亡提供了一種新方式。