摘要:身体器官的复兴引发了对死亡和意识本质的质疑。(全文约2657字,阅读大概需要9分钟。)

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Credit: Chaiwat Subprasom/Reuters

为了推翻脑死亡是无法逆转的这一观点,研究人员从一头已经屠宰死亡了四小时的猪的头部取出了完整的猪脑,并恢复了脑循环功能。尽管该实验目前的结果并不能肯定已死亡的猪脑恢复了意识,但是他们引出了许多关于死亡的伦理问题——从根本上讲的话是关于死亡本身的性质。目前关于复活人类和移植器官的协议遵从法律和医学对于死亡的定义。

有关猪脑实验的详细信息发表于4月17日的“自然”杂志上。康涅狄格州纽黑文市耶鲁大学的研究人员将大脑与体外灌注系统连接起来,通过颈动脉供给猪脑一种以血红蛋白为主的无细胞灌注液。该技术恢复了大脑的一些关键功能,例如细胞产生能量和清除废物的能力,并有助于维持大脑的内部结构。

“在人类历史的大部分时间里,死亡的定义非常简单,”华盛顿州西雅图艾伦脑科学研究所的总裁兼首席科学家Christof Koch说。 “现在,我们必须质疑什么是不可逆转的。”

在大多数国家,法律定义一个人死亡是当这个人的大脑活动停止或心脏和肺部停止工作时。大脑需要大量的血液,氧气和能量,如果没有这些重要的支撑系统,甚至几分钟就会被认为会造成不可逆转的伤害。

自二十世纪初以来,科学家们就已经进行过一些类似的实验,通过冷却大脑并持续供血或血液替代品,从心脏停止的那一刻开始,让动物的大脑保持活力。但是之后器官功能的表现还不清楚。其他研究表明,从死后很久的大脑中取出的细胞仍然可以进行正常活动,例如制造蛋白质。这使得耶鲁大学的神经科学家Nenad Sestan想知道:死后数小时可以复活整个大脑吗?

Sestan决定找出答案——在他实验室附近的一家屠宰场使用已经被杀死的32头猪的脑袋。他的团队将每个大脑从头骨上移开,然后将其放入一个特殊的腔室,然后用导管安装器官。死后四小时,研究人员开始向大脑的静脉和动脉输送温热的防腐剂溶液。

该系统被研究人员称为BrainEx,通过向脑细胞输送营养和氧气来模拟血液流动。该团队使用的防腐剂溶液还含有阻止神经元放电的化学物质,以保护它们免受损害,并防止脑电活动重新开始。尽管如此,科学家还是在整个实验过程中监测了脑电活动,一旦他们发现器官可能恢复意识的迹象,他们就准备使用麻醉剂。

时间实验

研究人员测试了大脑在六小时内的反应。他们发现神经元和其他脑细胞重新启动了正常的代谢功能,例如消耗糖和产生二氧化碳,并且大脑的免疫系统似乎正在发挥作用。单个细胞和大脑切片的结构得以保留——而对照大脑中未接受营养和富氧溶液的细胞则坍塌了。当科学家们对处理过的大脑的组织样本施加电力时,他们发现个别神经元仍然可以携带信号。

但该团队并未在整个大脑中观测到复杂的大脑活动甚至是意识的脑电波。研究人员表示,重新开始大脑活动可能需要电击,或者长时间保持大脑中的溶液,以使细胞能够从被剥夺氧气的任何损伤中恢复过来。

Sestan的团队已经使用该技术使猪脑保持脑循环长达36小时,但他没有立即尝试恢复大脑的电活动。相反,他的首要任务是找出他的团队能够维持大脑在体外的代谢和生理功能多长时间。 “可想而知,我们只是在尝试阻止一些不可避免的事情,而不是去逆转,”塞斯坦说。 “我们只是飞了几百米,但我们真的可以飞吗?”

他补充说,BrainEx系统还远未准备好用于人类,尤其是从头骨中完好无损的取出大脑是一件非常困难的事情。

问题倍增

然而,该技术的发展对动物和人的福利具有广泛的伦理意义。耶鲁大学的生物伦理学家斯蒂芬莱瑟姆说:“现在还没有一个真正的监督机制来考虑创造一个有意识的非生命体的道德后果。”他目前在塞斯坦的团队中工作。他说,在某些情况下这样做可能在道德上是合理的——例如,如果它能让科学家在器官而不是人身上测试药物对治疗退行性脑部疾病的效果。

考虑到器官在体外和人体的环境不同,测量人体外大脑中的意识可能会非常困难。“我们可以想象大脑能够具备意识能力,”密歇根大学安娜堡分校的神经科学家George Mashour说,他研究了近乎死亡的经历。 “但是,在没有器官和外周刺激的情况下,思考‘这是一种什么样的意识’是非常有趣的。”

最新的研究也提出了关于脑损伤和死亡是否是永久性的问题。纽约曼哈塞特的范斯坦医学研究所的急诊医学专家Lance Becker说,许多医生认为即使没有氧气的几分钟也会造成不可逆转的伤害。但猪的实验表明,即使没有外界支持,大脑可能比以前想象的保持更长时间的活力。Becker说:“这篇论文打破了我们以往的认知。” “我们可能已经大大低估了大脑恢复的能力。”

这可能对器官捐赠产生实际和道德的影响。在一些欧洲国家,在一些病人心脏病发作已经无法抢救后,紧急救援人员有时会使用一种系统来保留移植器官,通过身体泵送含氧血液——而不是大脑。俄亥俄州克利夫兰凯斯西储大学(Case Western Reserve University)的生物伦理学家斯图尔特•杨纳(Stuart Youngner)表示,如果像BrainEx这样的技术可以广泛使用,那么延长复苏窗口的能力可能会缩小合格器官捐献者的数量。

他补充说:“潜在的捐助者——甚至可能不是捐赠者——和等待器官的人之间存在潜在的冲突。”

还有很长的路要走

与此同时,科学家和政府只能面对创造一个没有身体但是有意识的大脑的可能性相关的法律和道德窘境。 “这真的是一个无人区,”科赫说。 “法律可能必须不断发展才能跟上。”

科赫希望在任何研究人员试图在无实体大脑中引起意识之前进行更广泛的伦理讨论。 “这是一个重大的步骤,”他说。 “一旦我们这样做,就不可能逆转它。”

Nature 568, 283-284 (2019)
Truning back time
doi: 10.1038/d41586-019-01216-4

参考文献

本文译自 nature,由译者 Lancelot 基于创作共用协议(BY-NC)发布。