如何復活大腦？無關起死回生，未來還有很長的路要走

　　4月17日，Nature在線發表了一篇重磅文章，一個科研團隊在豬死亡數小時后，可使取出的豬腦部分“復活”，在細胞層面恢復某些循環和神經功能。但研究人員強調，這離恢復完整的腦功能還相差甚遠。

　　人類和哺乳動物的大腦相對其他動物來說可以說是非常發達，但是同時也十分脆弱和敏感。以往學界認為，當血流受到干擾，或者氧氣濃度下降太多時，大腦只要幾分鐘就會受到嚴重的不可逆損傷，并造成腦細胞死亡。正因為大腦需要充足的血流供給營養，同時還需要氧氣來維持正常功能，許多對腦死亡的定義中，解釋為沒有腦活動或者心肺功能缺失（將造成大腦供血不足或缺氧），這也是許多國家判斷人類是否死亡的標準。但究竟腦組織是不是缺氧或缺血幾分鐘就死亡了，腦組織是否還會保持一些功能？科學界一直都在尋找答案，同時也一直在尋找讓死后腦組織恢復生命跡象的方法。

　　自20世紀初以來，科學家們進行了一系列實驗，通過冷卻大腦、泵入血液或其他替代物，使動物的大腦在心臟停止跳動后依然保持活性。但是這些器官后來的功能如何還不清楚。近一個世紀過去后，2002年，荷蘭腦科學研究所的科學家就發現，從腦死亡后的病人取下的大腦組織，可以在死后8小時內繼續在體外進行培養，培養的腦組織最長可以存活78天并產生大腦相關的蛋白，這也變相說明了我們平時所說的腦死亡，對腦組織來說并不是實際意義的完全死亡。

　　之后不斷涌現了大量證據顯示，我們常說的動物死亡，其腦組織是可以保留活動能力的，2010年阿拉巴馬大學伯明翰分校研究人員發現，死亡10小時的大腦皮質組織中的線粒體組織仍具有活力；而2016年，Nenad Sestan就已經發現腦組織標本中具有大量可活動細胞，甚至還有部分神經電活動。這讓此次研究的通訊作者、耶魯大學的Sestan不禁想到，是否可以在目前定義的腦死亡后恢復大腦組織的部分功能。

　　目前最常用的維持大腦功能的方式就是灌注，已經有多項研究表明在動物腦缺血1小時的情況下，利用再灌注的方式可以恢復神經、電生理和代謝活動。這些實體動物研究都表明，利用灌注的方式可以延緩腦組織死亡時間，中止缺血或缺氧造成的細胞死亡，并恢復部分腦組織功能。為此，Sestan開發了一種全新的體外灌注系統——BrainEx，用于探究能否恢復死亡后的大型哺乳動物完整大腦的部分功能。

　　恢復部分細胞功能

　　得益于美國人不吃豬腦的習慣，美國的食品加工業都會直接將生豬的頭直接切下來扔掉。美國耶魯大學學者Sestan領銜的團隊在這項研究中使用使用了特殊溶液，可模擬豬腦的血液循環等。模擬血液與目前醫學中常用的灌注液成分一樣，灌注液也維持在正常體溫37℃。團隊從屠宰廠收集了32個豬腦，在豬被屠宰4小時后將一些豬腦與特殊溶液共同接入BrainEx系統，連接持續了6個小時。

　　Brain Ex 利用灌注系統管道與豬腦的頸動脈相連，可以形成一個閉合回路。這一循環回路中的灌注液包含了氧氣以及血液中的營養成分，通過系統的工作，灌注液可以運送至大腦中心區域，可以完全模擬血液在腦部中的血液循環。

　　在持續灌注6小時后，大腦皮層的細胞死亡數目與對照組相比更少，細胞可以維持正常的形態，并保留部分細胞功能。同時，研究者也觀測到了一些突觸活動，但是與意識、感知和高階腦功能相關的神經電信號并沒有被觀測到。這些結果是非常令人震撼的，這也是首次在完整的大腦中恢復了部分細胞功能。

　　左側為對照組的腦細胞，右側為通入了Brain Ex系統的腦細胞，可以表達一些細胞功能的標記物。

　　因此，綜上結果，該篇論文的核心內容也非常明確了，即利用全新的灌注技術平臺Brain Ex可以恢復死豬大腦的部分循環和細胞功能。

　　無關“起死回生”

　　根據論文的通篇描述，其實作者并沒有討論起死回生這件事情。因為他的目的是探究腦組織死亡的定義，死亡后的一段時間腦組織是否還能保留功能恢復性，以及我們又能否恢復部分功能。在他最初做實驗的推測中，背景描述為“我們認為，在適當的情況下，大型哺乳動物的大腦組織可以在死后維持更長的時間，并且可以復原部分功能。”

　　結論部分則為，“哺乳動物的大腦在腦循環停止后，仍然會保留一些沒有發現的能力，利用合適的干預手段，我們可以在腦循環系統停止后恢復腦部微循環以及特定的分子和細胞功能”，“看起來，供血中斷后的腦死亡是一個緩慢的過程，而不是數分鐘內就全部死亡了”。

　　那研究的目的又是什么？通訊作者Sestan在新聞發布會上也表示得很清楚，在以往，大家研究神經性疾病的時候，都是利用腦組織切片等2維結構來研究，而想要研究完整的哺乳動物大腦就很困難。這次新研發的Brain Ex系統能部分恢復大腦功能，因此就能夠模擬大腦的部分狀態。那么在未來，研究人員可以擁有完整的腦3D模型，來研究類似腦卒中等大腦功能紊亂的神經性疾病，并且促進那些神經受損的患者腦內神經元的恢復。

　　根據科學驗證的精神，一個課題只能驗證一個觀點，那Nature論文已經非常清楚，研究背景、研究目的和研究結論都與大腦起死回生沒有關系，也與復活、復生毫不相關。

　　“我們研究的目的根本就不包括恢復意識一說，”另一名共同作者Stephen Latham表示，“在大腦展示出大面積神經電活動時，我們就會對其進行中止。”目前Brian Ex遠不能在人類中使用，而且一旦涉及大腦神經活動的恢復，必然需要接受嚴格的倫理審查，耶魯大學生物倫理專家Stephen Latham表示，“要進行這種類似的實驗，必須只能局限于針對大腦退行性疾病的藥物研發中。”

　　Nature的該項實驗的確讓人不禁會提問，究竟大腦的損傷和死亡是不是永久性的？從實驗結果來看，與以往的推測相反，大腦組織似乎可以在死亡后很長的一段時間內保持功能恢復性。“我們或許小看了大腦的恢復能力”，范因斯坦醫學研究院的專家Lance Becker表示。目前，相關倫理機構正在督促完善有關大腦實驗的法律和準則。最后，Sestan補充說：“BrainEx系統還遠未準備好用于人類，尤其是因為如果不先將大腦從頭骨中取出，就很難使用。”