Kilka godzin po śmierci świń naukowcy przywracają aktywność komórek mózgowych

W radykalnym eksperymencie, w którym niektórzy eksperci kwestionują, co to znaczy być „żywym”, naukowcy przywrócili krążenie mózgowe i aktywność niektórych komórek w mózgach świń kilka godzin po śmierci zwierząt w rzeźni.

Wyniki, choć dokonane na świniach, a nie na ludziach, kwestionują długo utrzymywany pogląd, że po śmierci komórki mózgowe ulegają nagłym i nieodwracalnym uszkodzeniom.

Zamiast tego, odkrycia, opublikowane dzisiaj (17 kwietnia) w czasopiśmie Nature, pokazują, że mózg dużego ssaka „zachowuje wcześniej niedocenianą zdolność przywracania” krążenia i pewnych czynności komórkowych godzin po śmierci, powiedział starszy autor badania, Nenad Sestan, profesor neurologii, medycyny porównawczej, genetyki i psychiatrii w Yale School of Medicine w New Haven. [10 rzeczy, których nie wiedziałeś o mózgu]

„Główną implikacją tego odkrycia jest to, że… śmierć komórek w mózgu zachodzi w dłuższym oknie czasowym, o którym wcześniej myśleliśmy” - powiedział Sestan podczas wczorajszej konferencji prasowej. Zamiast zachodzić w ciągu kilku sekund lub minut po śmierci, „pokazujemy, że… [jest to] stopniowy, stopniowy proces” i że w niektórych przypadkach procesy śmierci komórki można odłożyć lub nawet odwrócić, powiedział Sestan.

Mimo to naukowcy podkreślili, że nie zaobserwowali w mózgach świń żadnego rodzaju aktywności, która byłaby potrzebna do normalnego funkcjonowania mózgu lub rzeczy takich jak świadomość lub świadomość. „To nie jest żywy mózg” - powiedział Sestan. „Ale to mózg aktywny komórkowo”.

Prace mogą dostarczyć naukowcom nowych sposobów badania mózgu, umożliwiając im badanie funkcji całego, nienaruszonego mózgu w sposób, który wcześniej nie był możliwy. To z kolei może pomóc naukowcom lepiej zrozumieć choroby mózgu lub skutki urazów mózgu - stwierdzili naukowcy.

Chociaż obecne badanie przeprowadzono na świniach, a nie na ludziach, mózgi świń są większe i bardziej podobne do ludzkich w porównaniu z mózgami gryzoni.

„BrainEx”

W ramach badania naukowcy opracowali nowatorski system badania nienaruszonych mózgów po śmierci, nazwany BrainEx. To sieć pomp, które doprowadzają syntetyczny roztwór - substytut krwi - do tętnic mózgu przy normalnej temperaturze ciała.

Korzystając z BrainEx, naukowcy zbadali 32 mózgi świń pochodzące z sekcji zwłok, które uzyskano z zakładu przetwórstwa wieprzowiny (który w przeciwnym razie zostałby odrzucony). Mózgi umieszczono w systemie BrainEx 4 godziny po śmierci świń i pozostawiono na 6 godzin do „perfuzji” syntetycznym substytutem krwi.

W tym czasie system BrainEx nie tylko zachował strukturę komórek mózgowych i zmniejszył śmierć komórek, ale także przywrócił pewną aktywność komórkową. Na przykład niektóre komórki były aktywne metabolicznie, co oznacza, że ​​wykorzystywały glukozę i tlen oraz wytwarzały dwutlenek węgla. Inne komórki reagowały reakcją zapalną po stymulacji określonymi cząsteczkami.

W przeciwieństwie do tego „kontrolne” mózgi, które nie były leczone BrainEx, szybko się rozkładały.

„Widzimy dramatyczne różnice między mózgami, które leczymy naszą technologią”, a mózgami kontrolującymi - powiedział Sestan.

Obawy etyczne

Dr Neel Singhal, adiunkt neurologii na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco, który nie był zaangażowany w badanie, powiedział, że praca była „prowokująca do myślenia” z powodu niektórych poruszonych kwestii etycznych. Na przykład, chociaż naukowcom jest daleko od przywrócenia funkcji mózgu u osób z poważnymi urazami mózgu, jeśli możliwe jest przywrócenie aktywności mózgu, „musielibyśmy zmienić naszą definicję śmierci mózgu” - powiedział Singhal. .

Badacze nie zauważyli żadnych oznak przytomności, ani nie był to cel badań. W rzeczywistości syntetyczny roztwór krwi zawierał kilka substancji chemicznych, które blokują aktywność neuronalną, rodzaj aktywności, która byłaby potrzebna dla świadomości.

Co więcej, gdyby pojawił się jakikolwiek rodzaj zorganizowanej aktywności elektrycznej - rodzaj potrzebnej dla świadomości - naukowcy byli przygotowani do podjęcia działań mających na celu powstrzymanie tej aktywności za pomocą znieczulenia i obniżenia temperatury mózgu - powiedział współautor badania Stephen Latham, dyrektor Yale's. Interdyscyplinarne Centrum Bioetyki. Innymi słowy, zakończenie eksperymentu, jeśli tak się stało.

W komentarzu opublikowanym wraz z badaniem, Nita Farahany, profesor prawa i filozofii na Duke University, wraz ze współpracownikami wezwała do podania większej ilości wskazówek dotyczących kwestii etycznych poruszonych w badaniu, które, jak mówią, „podważają długotrwałe założenia dotyczące zwierzę - lub człowiek - żyje ”.

Takie kwestie obejmują, jak na początek wykryć świadomość i jak długo systemy takie jak BrainEx powinny działać.

Przyszła praca

Ponieważ badanie trwało tylko 6 godzin, potrzebne są dalsze badania, aby dowiedzieć się, czy BrainEx może zachować mózg dłużej niż ten czas.

Ponadto pozostaje wiele pytań o to, jak podobny jest ten model do środowiska mózgu. System nie wykorzystuje prawdziwej krwi, a mózg nie jest kąpany w płynie, tak jak w czaszce, powiedział Singhal.

Ale jeśli system będzie można wykorzystać w przyszłych badaniach mózgu, „może to doprowadzić do zupełnie nowego sposobu badania mózgu po śmierci” - mówi Andrea Beckel-Mitchener, kierownik zespołu z inicjatywy BRAIN w National Institutes of Health, która współfinansowała badania, powiedział w oświadczeniu. „Nowa technologia otwiera możliwości badania złożonych połączeń i funkcji komórek i obwodów, które są tracone, gdy okazy są konserwowane w inny sposób” - powiedział Beckel-Mitchener. Praca może również stymulować badania nad sposobami promowania regeneracji mózgu po utracie dopływu krwi do mózgu, na przykład podczas zawału serca.

Jednak badanie nie zbliżyło się do możliwości ożywienia mózgu, świni czy człowieka po śmierci. „Zasadniczo, kiedy mózg traci krążenie, wygląda to tak, jakby bardzo skomplikowany budynek właśnie [zaczął] kruszyć się na milion kawałków” - powiedział Singhal. Nowa praca sugeruje, że ta metoda „może przywrócić część fundamentów”, ale nadal istnieje katedra mózgu, która ma zostać zbudowana na tym fundamencie, powiedział.

• The Science of Death: 10 Tales from the Crypt & Beyond
• 6 Wielkich tajemnic choroby Alzheimera
• 10 rzeczy, których nauczyliśmy się o mózgu w 2018 roku

Pierwotnie opublikowano w dniu .