離“缸中之腦”還遠，離我們生活很近——八位專家評“復活死亡大腦”_風聞

翻譯：雲沉、狼顧、有耳、Jeanny

審校：有耳、大秋

編輯：酒酒

來源：神經現實

可以將死亡數小時的豬腦循環和一些腦細胞功能恢復的系統，是否也能讓人類“起死回生”？

Science Media Centre 封面：Tsizer

一項發表在《自然》雜誌上的研究稱可以藉助一套系統，恢復死亡數小時的豬的腦循環和一些腦細胞功能。

1

多米尼克·威爾金森（Dominic Wilkinson）教授，牛津大學烏西羅實踐倫理中心醫學倫理學教授、牛津約翰·拉德克里夫醫院新生兒科顧問：

人死後大腦通常會在幾小時內退化並分解。這項有趣的研究表明，我們有可能阻止豬腦中漸進性的細胞損傷，這種損傷通常發生在死後的大腦組織中。研究人員將已經死亡4小時的豬的腦子分離出來，連接到裝有人工保存液的泵上，並證明了這種方法可以維持部分微觀組織甚至部分細胞功能，一直到豬死亡後的10小時。然而，沒有證據表明大腦整體功能的恢復。豬的大腦保持電靜息狀態。

這意味着什麼？

1. 這項研究提醒我們，“死亡”不是一個事件，而更是一個跨時間段的過程。在人死亡後，人體組織內的細胞可能會存活一段時間。

2. 這項研究可能為一些基於人腦的重要研究奠定了基礎。顯然，由於研究參與者所面臨的風險，對人類大腦的研究存在着切實的限制。然而，對死亡後大腦的研究也是受限的—— 因為大腦通常會在人死後迅速退化。這種技術可能意味着，人們可以在死後將自己的大腦捐獻給實驗研究，研究人員或許能夠由此深入瞭解大腦的一些微觀結構和功能。

3. 這項研究可能為未來防止大腦退化（比如在中風或頭部受傷後）的技術鋪平了道路。

4. 雖然有些推測的意味，該研究可能會促進未來複蘇嚴重受損大腦的技術發展。然而，我們還有很長的路要走，還沒有任何證據表明該研究的技術可以在死後恢復大腦有意義的功能。

5. 目前，可以明確地説**這項研究**並不會影響我們對腦死亡或器官移植的看法**。這也不意味着死而復生已經要實現了，最起碼短期內不可能。“腦死亡”指的是意識和覺知能力的不可逆的喪失。一旦有人被診斷為“腦死亡”，我們目前是徹底沒辦法讓他康復的。換句話説，他作為“人”已經永遠離開了。

如果將來有可能恢復死者大腦的功能，恢復人的思想和個性，那當然會大大影響我們對死亡的定義。這在未來是有可能的，但不是現在，而且這項研究並沒有改變這一點。

2

德雷克·希爾（Derek Hill）教授，倫敦大學學院醫學影像科學教授：

人們普遍認為，切斷血液供應的數分鐘內，人和其他高級哺乳動物的腦會遭受不可逆的傷害。耶魯大學研究人員的這篇論文在其他近期研究的基礎上，進一步挑戰了這一觀點。他們開發了一台叫 Brainex 的機器，並且證明這台機器可以在豬腦被切下數小時後，恢復它的部分生物學功能。這項研究沒有使用針對特定腦實驗的受控環境而培育的動物，而用了普通的肉豬大腦，是在豬被屠宰後四小時左右從屠宰場運來的。他們把豬腦從屍體取下，然後連接到 BrainEx 上。

研究人員使用了一些成熟的臨牀方法，包括超聲影像、磁共振和CT掃描，來觀察血流和大腦結構如何隨時間變化，以及細胞如何工作。他們發現，那些與 BrainEx 連接的豬腦的部分生物學功能恢復了，並且維持了數小時，而未連接的控制組大腦和他們預想的一樣迅速衰退。BrainEx 顯然沒有讓大腦復活，具體來説，腦中沒有任何神經電活動的證據。

但是這項研究提出了一些迷人的問題。首先，這是一個**偶然發現，還是説我們能夠可靠地重複實驗？****其次，通過 BrainEx 保持的大腦能不能幫助科學家發現阿茲海默症、帕金森病等讓人頭疼的大腦疾病的新療法？**再次，這項實驗對於我們該如何對待屠宰後的動物和意外傷殘的人類，有怎樣的倫理啓示？這一巧妙的實驗研究為腦科學家和科學政策的制定者們，既提出了挑戰也提供了機遇。

3

康斯坦丁-亞歷山大·霍夫曼（Konstantin-Alexander Hossmann）教授，馬克斯·普朗克代謝研究所前主任及名譽教授：

這篇《自然》雜誌刊登的論文承接了一項早在50年前就引起國際媒體廣泛關注的發現。當時的動物實驗首次證明，貓和猴子的大腦在循環停止一小時後仍可以復甦，且神經細胞可以繼續存活8到10分鐘——如今我們一般也是這樣假設的。新的研究在豬身上證實了這一發現，並表明在循環停止後的4小時內大腦仍可能復甦。然而這是有前提條件的——在試圖復甦之初，研究者就對整個大腦統一注入了氧氣和代謝所需的營養物質。在這期《自然》雜誌上的論文中，研究者使用一種高性能灌注系統將營養液注入腦血管，而這種溶液以血紅蛋白為基底，不含細胞，並能夠保護腦細胞。

至於這一方法是否也適用於臨牀復甦，目前還不清楚。以往的體外泵復甦實驗效果都不如人意，不過這可能是由於多數情況下使用的都是普通血液，而非血液替代溶液。

無論這些新實驗的結果如何，都無法解決臨牀復甦的根本問題。臨牀上，腦循環停止最常見的原因是心臟驟停。這與實驗研究的不同之處在於，除了大腦，心臟也因循環停止而受損了。由於受損的心臟在復甦開始後的幾分鐘後就無法再為大腦提供足夠的血液，臨牀上不具備成功復甦大腦的前提條件。同時在實踐中，大腦復甦的關鍵窗口期比實驗中觀察到的幾小時要短得多，因此在心臟驟停後的四、五分鐘內，由旁人及時進行心肺復甦仍然很重要（2018年的“世界重振心臟”倡議也提到了）。

因此我們也可以回應人們對這篇論文的評論了；有人表示擔憂，認為這項研究對器官採集時檢測腦死亡的臨牀標準的可靠性的提出了挑戰。就目前的知識水平而言，如果腦電圖或其他腦功能生命表徵在開始復甦後的一小時內仍未恢復，臨牀神經復甦就徹底沒戲了。

不過，這項新發現倒是有望促進中風研究。即使是20世紀70年代的早期復甦嘗試，也已經駁斥了神經細胞在循環停止後的10分鐘內就會死亡的假設，這一進展幫助顛覆了當時對中風治療的普遍消極態度。依據新的發現，已普及的中風通道再造療法也許能夠進一步擴展，比如在中風位置使用藥物溶栓，或者用一種腦血管支架進行血栓清除。

然而可別忘了，只有用這些方法將充足的液體灌入大腦，我們才有成功的希望。雖然我們還不知道最終結果如何，這項新研究毫無疑問給了我們更多信心。

Credit: Vrselja et al. / Nature

4

馬克·達拉斯（Mark Dallas）博士，雷丁大學細胞神經科學副教授：

大腦對氧含量變化非常敏感，供氧減少會導致神經細胞死亡。這項研究的着眼點在於給豬腦細胞重新提供人工血液及活性成分混合物，以及其隨後復甦的能力。這項實驗干預的關鍵在於，他們之前不清楚大腦的適應能力有多強，也不知道與活體血液供應斷開一段時間後大腦恢復部分功能響應的能力如何。然而，更高層次的腦功能，例如意識並未恢復。不過，這項研究提出了一些關於腦死亡相關細胞過程的有趣問題。

5

大衞·阿特維爾（David Attwell）教授，倫敦大學學院心理學教授：

這篇論文報道稱，在屠宰場把豬殺掉之後，把豬腦連接到一個泵上——這個泵能提供模擬含氧血液的溶劑，還包含一些其他保護神經細胞的成分，於是人工血液流到腦血管裏並且提高了神經細胞的生存能力，神經元受到刺激時產生了一些電活動。

正如作者在討論中所言，“在四小時的全身缺氧或言缺血（豬死後缺乏供血）後，我們觀察到了分子與細胞過程的恢復，但並不能從中推斷出腦功能已經恢復正常了。”説實話，在短期內，這種方法不可能幫我們挽救愛人受損的大腦，連寵物都不可能。而且幾乎所有在人類身上嘗試過的防止腦缺血造成損害的藥物，最後都被證明沒什麼效果。

然而，這篇論文為遙遠的未來提供了一線希望。我們可以從三方面來看：

1. 恢復血液流動。作者們似乎能夠讓他們的合成血液流過腦中最小的血管（毛細血管），這樣一來大腦的新陳代謝至少能部分進行（從耗氧量推斷出代謝速率約為正常狀態的2/3）。這讓人激動，因為過往研究發現，就算已經移除了中風病人連接腦部的大動脈裏的血塊，依然極少有血液灌注毛細血管，部分原因在於包裹着它們的肌肉一般的小細胞（也就是周細胞）的收縮。

2.減少細胞死亡。作者們發現灌注人造血液時神經元的死亡減少了，但這並不意味着這些細胞之後也能存活。在缺乏血液流動導致中風後，神經元一般得過好幾小時才死亡，所以實驗中的細胞很有可能已經啓動了死亡過程，只是沒死透而已，或者它們其實嚴重受損了，看起來活着卻無法正常工作。

3. 保持腦電活動。論文顯示一些神經元在受到刺激時產生了電信號。這讓人想到20年前恰帕克（Charpak）和奧迪納特（Audinat）的一篇文章（這篇論文的第14篇參考文獻），他們發現了類似的神經細胞電活動能力的長期存留。此外，兩篇論文都指出腦電圖顯示了一條直線，也就是説正常的腦功能並沒有恢復。一個比較棘手的問題是，如何才能保持那些被髓鞘質包繞的神經細胞間的信號傳輸；髓鞘質能夠加快信號傳輸，但它們對供血不足尤其敏感。

總而言之，很難評估以這種方式維持的大腦究竟擁有怎樣的“心理狀態”：正如我們不知道大腦功能的哪些特性使我們擁有意識，我們也不確定要移除哪些屬性才會失去意識並且（出於實際目的）造成腦死亡。

6

塔拉·斯拜爾斯-瓊斯（Tara Spires-Jones）教授，探索腦科學中心副主任、英國失智症研究機構項目領導人、愛丁堡大學教授：

耶魯大學的內納德·瑟斯坦（Nenad Sestan）教授團隊的論文表明如果提供人工血流，豬死亡幾小時後腦細胞依然能保有一些基本功能。沒有任何證據表明產生了感知或思想所必需的腦活動。這篇論文對於神經科學家們非常重要，因為它為腦研究提供了一種新工具。我們還沒有完全弄清楚數百萬個腦細胞和它們之間的數萬億個聯結，是如何協同工作使得認知功能成為可能的。更好地理解腦功能對於我們理解人之為人的本質很重要，而且還能幫助我們治療阿茲海默症等惡性的腦疾。這篇論文在那個方向上邁出了一步。然而，這項研究離保存死人的腦功能還很遠——就像動畫《飛出個未來》（Futurama）中描繪的把頭放在罐子裏存活那樣。他們只是暫時保存了豬腦中一部分基本細胞功能，而不是保存了思想和性格。

雖然我們距離恢復那些被宣判死亡的人的腦功能還很遠，這項成果已經激起了一場倫理爭論，比如當某個器官捐獻者已經被宣判死亡時，我們該如何權衡？在我看來，這篇論文中的證據並不會給目前打算捐獻器官的人帶來困擾。在英國平均每天有三個等待器官移植的病人不幸死亡，而這篇新文章也並未表明我們應該停止器官捐獻，因為我們死亡後並不能保存大腦的全部功能。

7

大衞·梅農（ David Menon）教授，劍橋大學麻醉系主任：

我們早就知道，在血液循環暫時停止的情況下迅速恢復腦部血液流動，就有可能完全修復大腦功能。然而臨牀經驗表明，恢復血流的時機推遲得越晚，缺血對神經細胞、支持組織（膠質細胞）和供給大腦的血管造成的損害就越大。而且如果血液供應中斷的時間很長，波及大部分腦區甚至全腦，那麼腦細胞和神經系統都會嚴重受損。不過我們也已經知道，即使是長期且嚴重的供血不足，也可能有部分腦區倖存。而且不同類型的細胞對缺血的耐受度不同，比如神經細胞就比血管更容易受損。

研究人員們在論文中展示了這樣一個實驗：他們在豬死亡四小時後將腦子完整地取下，連接到新型復甦液和灌注裝置上，似乎可以將所有類型細胞的功能恢復窗口期從幾分鐘延長到幾小時；他們對完整豬腦的灌注過程長達六小時。實驗表明，許多類型的細胞和腦區都可能實現這種功能恢復。然而，他們也明確表示，他們並沒有成功地（至少在這篇論文中）恢復“大腦作為一個整體”的功能，也沒有觀察到任何能證明神經細胞間存在功能交流的整合性腦功能的跡像。此外，他們沒有表明（或聲稱）這種細胞功能的恢復是長期有效的，也就是説目前無法排除這樣一種可能性：如果觀察時間更長，細胞損傷的過程可能會重新開始，只不過因為人為干預而推遲了一會兒。最後，要注意到這項實驗是在分離出來的大腦上進行的——這很重要，因為如果身體其他部位的血流（比如在心臟驟停之後）恢復了，可能會激發其他組織產生一些損害大腦的物質（比如通過引發炎症）。鑑於以上這些限制性説明，這篇論文似乎具有極高的科學性。雖然要求重複實驗結果是科學進步的基本原則，但我們似乎沒有理由質疑他們的方法和成果。

作者們謹慎地沒有從數據中引申出太多可能與臨牀領域相關的廣泛結論。與論文一同發佈的美國國立衞生研究院（NIH）的新聞稿如實地報道了研究情況，並強調了其科學和概念上的重要性。研究的方法和結果可以幫助我們理解腦細胞（和腦）的死亡過程，併為我們未來檢驗這一新復甦模式的新療法的效益提供了一個框架。事實上，研究所使用的特殊復甦液中的一些添加劑可以啓發我們發明一些新療法，並在未來的臨牀實踐中檢驗。相比之下，美國國立衞生研究院的新聞稿只簡要提到了這項工作的倫理和臨牀意義。然而，與該論文一起發表在雜誌上的評論既解釋了這些發現的科學和概念上的重要性，又提出了一些倫理和臨牀方面的問題。首先，是動物研究的監管問題。雖説這方面的確是需要注意的，但我猜想這個問題針對的是類似高級腦復甦的一些實驗，而沒有涵蓋各種動物實驗。因為大多數國家已經有嚴格的指導方針，以確保最大限度地減少痛苦，並使用麻醉和疼痛緩解藥物（如其中一篇評論所述）。

這項研究對臨牀實踐的意義則難以概括。從某種意義上説，這些發現給臨牀實踐指引了新方向，尤其是中風的積極治療這方面。臨牀證據表明，在血栓切除術等積極療法後，將治療間隔期延長數小時可能會提升康復效果。此外，越來越多的人認為，在許多有潛在的破壞性腦損傷的風險的情況下，比如當我們缺乏大面積腦損傷（由創傷或顱內出血引起）的無可辯駁的結構性證據時，需要謹慎做出病情發展的早期預測。在心臟驟停等情況下，我們往往會推遲對不可逆腦損傷的預防和檢測，且遠遠超過10年前公認的24小時期限。此外，如前所述，在這些實驗中使用的新型復甦液的成分，以及這些實驗為測試新療法提供的平台，在將來很可能會推進輕度腦損傷的療法革新（也許與血栓切除術等干預措施相結合），這樣一來醫生們可以不用等到腦死亡一觸即發的最後關頭，而是在早期就進行干預。

至於破壞性腦損傷（比如由嚴重的腦部外傷引發的）導致的確定的腦死亡情況，這些發現的臨牀治療意義還不甚明確。大腦不僅在相當長的一段時間內被剝奪了血液供應，而且這種情況下嚴重的腦腫脹會阻止血液供應的恢復。在目前的臨牀環境下，這個問題是無法克服的，雖然技術的發展和醫療保健服務系統的改進可能會有所幫助，我們目前似乎看不到什麼明晰的前景。還有一點值得一提，醫生一般是在患者受傷害後很久才檢測腦死亡的，間隔期往往要超過一天，而不是實驗中的4小時。

然而，儘管存在這些限制條件，這些數據面臨的更直接的挑戰是倫理方面的，如果沒有社會的參與，醫學無法解決這些問題。這些挑戰涉及一系列難題和不確定因素 ：“整個大腦”的死亡與大腦“作為一個整體”的死亡、個人對殘疾的接受程度、宗教和文化觀點，以及資源從來都不是無限的這一無情事實。這些都是很難回答的問題——它們沒有最好的答案，只有最壞的答案。科學家和醫師需要誠實地向患者和公眾闡明這些新興的概念，接受我們所依據的參數是不斷變化的，並意識到這些變化需要落實到實踐上，以及時刻勿忘專業、謙遜和謹慎。或許最重要的是，我們需要找到一種方法來向病人和社會整體解釋，這類科學研究成果是如何轉化為醫學實踐的——這一過程往往不完美、不確定，但總是必不可少的。

8

馬丁·摩提博士（Martin Monti），加州大學洛杉磯分校神經外科和心理學副教授：

死亡是一個需要時間的過程，不止分分秒秒，這我們早就知道。**這項研究的進展在於，藉助正確的技術，我們現在似乎有更多的時間在一些分子、細胞和微循環功能完全受損前恢復它們；**至少在動物身上已經可行了。在某一天，這項技術或許可以延長對人體組織進行恢復性干預的有效時間。不過，這可不能和用魔法復活一個早已作古的英雄相提並論，後者還只存在於幻想中；這也不等於給一顆被砍掉的腦袋重新賦予認知功能，更別説感覺能力了。實驗成果的確令人震驚，但他們並沒有檢測到全局的腦電活動，離任何認知功能所需的複雜交互更是相去甚遠。

至於這一發現是否會影響我們對器官移植或腦死亡判定的共識，我們目前不清楚。但無論如何，動物一直處於完全的神經靜默狀態，所以腦死亡的核心標準之一併未受到影響。其次，研究沒有詳述是否可能消除控制着大腦的神經靜默，更沒有斷言恢復任何認知功能和（自我）覺知的可能性。最後，這種以豬為模型的研究成果最終能否應用到人身上，也是個未知數。所以，就目前而言，我們應該審慎解讀這項研究，也就是説，在豬模型中藉助這項技術恢復死亡過程中嚴重損壞的神經組織，其窗口期可能比我們從前認為的要久。這無疑是一項了不起的成就。

原文鏈接：

https://www.sciencemediacentre.org/expert-reaction-to-study-on-restoring-cellular-functions-in-the-pig-brain-after-death/

**版權聲明：**本文經授權轉載自公眾號“神經現實”，轉載請聯繫原出處授權。

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