Forskere holder grisehjerner i live uden for kroppen

Hanna Barczyk

I et skridt, der kunne ændre definitionen af ​​død, har forskere genoprettet cirkulationen i hjernen på halshuggede grise og holdt de genoplivede organer i live i så længe som 36 timer.

Bedriften tilbyder videnskabsmænd en ny måde at studere intakte hjerner i laboratoriet i forbløffende detaljer. Men det åbner også en bizar ny mulighed i livsforlængelse, hvis menneskelige hjerner nogensinde skulle blive holdt på livsstøtte uden for kroppen.

Arbejdet blev beskrevet den 28. marts på et møde afholdt på National Institutes of Health for at undersøge etiske spørgsmål, der opstår, mens amerikanske neurovidenskabelige centre udforsker grænserne for hjernevidenskab.

Under begivenheden afslørede neuroforskeren Nenad Sestan fra Yale University, at et hold, han leder, havde eksperimenteret på mellem 100 og 200 svinehjerner fra et slagteri, og genoprette deres cirkulation ved hjælp af et system af pumper, varmeapparater og poser med kunstigt blod opvarmet til kropstemperatur.

Grise bruges almindeligvis som modeller for transplantationsforskning. Et nyt projekt ser ud til at vedligeholde deres hjerner efter døden. Carsten Koall | Getty

Der var ingen beviser for, at de afledte grisehjerner genvandt bevidstheden. Men i det, Sestan kaldte et forbløffende og uventet resultat, blev milliarder af individuelle celler i hjernen fundet at være sunde og i stand til normal aktivitet.

Sestan blev nået telefonisk i går og afviste at uddybe, idet han sagde, at han havde indsendt resultaterne til offentliggørelse i et videnskabeligt tidsskrift og ikke havde til hensigt, at hans bemærkninger skulle blive offentlige.

Siden sidste forår har en bredere kreds af videnskabsmænd og bioetikere imidlertid svirret om Yale-forskningen, som involverer et gennembrud i at genoprette mikrocirkulationen - iltstrømmen til små blodkar, inklusive dem dybt inde i hjernen.

Disse hjerner kan være beskadiget, men hvis cellerne er i live, er det et levende organ, siger Steve Hyman, direktør for psykiatrisk forskning ved Broad Institute i Cambridge, Massachusetts, som var blandt dem, der blev orienteret om arbejdet. Det er på det yderste af teknisk knowhow, men ikke så forskelligt fra at bevare en nyre.

Hyman siger, at ligheden med teknikker til at bevare organer som hjerter eller lunger til transplantation kan få nogle til fejlagtigt at se teknologien som en måde at undgå døden på. Det kan komme til det punkt, at i stedet for at folk siger 'Freeze my brain', så siger de 'Hook me up and find me a body', siger Hyman.

Sådanne håb er malplacerede, i det mindste for nu. At transplantere en hjerne til en ny krop er ikke langtfra muligt, ifølge Hyman.

Hjerne i en spand

Yale-systemet, kaldet BrainEx, involverer at forbinde en hjerne med en lukket sløjfe af rør og reservoirer, der cirkulerer en rød perfusionsvæske, som er i stand til at transportere ilt til hjernestammen, cerebellararterien og områder dybt i midten af ​​hjernen .

Jeg tror, ​​at mange mennesker vil begynde at gå på slagterier for at få hoveder og finde ud af det.

I sin præsentation til NIH-embedsmænd og etiske eksperter sagde Sestan, at teknikken sandsynligvis ville fungere i enhver art, inklusive primater. Det er nok ikke unikt for grise, sagde han.

Yale-forskerne, som begyndte at arbejde med teknikken for omkring fire år siden og søger NIH-midler til den, handlede ud fra et ønske om at konstruere et omfattende atlas over forbindelser mellem menneskelige hjerneceller.

Nogle af disse forbindelser spænder sandsynligvis over store områder af hjernen og ville således lettere kunne spores i et komplet, intakt organ.

Sestan erkendte, at kirurger på Yale allerede havde spurgt ham, om den hjernebevarende teknologi kunne have medicinsk brug. Menneskelige hjerner uden krop, sagde han, kunne blive marsvin for at teste eksotiske kræftkure og spekulative Alzheimers behandlinger, der er for farlige til at prøve på de levende.

Opsætningen, spøgende døbt hjernen i en bøtte, ville hurtigt rejse alvorlige etiske og juridiske spørgsmål, hvis det blev prøvet på et menneske.

For eksempel, hvis en persons hjerne blev genoplivet uden for kroppen, ville den person så vågne i, hvad der ville svare til det ultimative sansedeprivationskammer uden ører, øjne eller en måde at kommunikere på? Ville nogen beholde minder, en identitet eller juridiske rettigheder? Kunne forskere etisk dissekere eller bortskaffe sådan en hjerne?

Hjernen i en krukke-scene fra komedien fra 1983 Manden med to hjerner . Skønt foder til vittigheder, tager medicinske etikere det alvorligt, efterhånden som teknologien til hjernebevarelse udvikler sig. Strømline | 'Manden med to hjerner' (1983)

Fordi føderale sikkerhedsbestemmelser gælder for mennesker, ikke dødt væv, er det også usikkert, om US Food and Drug Administration ville have nogen indflydelse på, om videnskabsmænd kunne forsøge en sådan genoplivningsprocedure.

Der vil være en masse mærkelige spørgsmål, selvom det ikke er en hjerne i en boks, sagde en rådgiver for NIH, som ikke ønskede at tale på posten. Jeg tror, ​​at mange mennesker vil begynde at gå på slagterier for at få hoveder og finde ud af det.

Sestan sagde, at han var bekymret for, hvordan teknologien ville blive modtaget af offentligheden og af hans jævnaldrende. Folk er fascinerede. Vi skal passe på, hvor fascineret, sagde han.

Komatøs tilstand

Det er velkendt, at en komatøs hjerne kan holdes i live i mindst årtier. Det er tilfældet med hjernedøde mennesker, hvis familier vælger at holde dem knyttet til ventilationsmaskiner.

Mindre godt udforsket er kunstige midler til at holde en hjerne fuldstændig adskilt fra dens krop. Der har været tidligere forsøg, bl.a en rapport fra 1993 involverer gnavere, men Sestans hold er det første til at opnå det med et stort pattedyr uden at bruge kolde temperaturer og med så lovende resultater.

Relateret historie

Relateret historie En teknologi til at holde organer i live uden for kroppen redder liv. Og fremkalder etiske debatter.

I begyndelsen var Yale-gruppen usikker på, om en ex vivo-hjerne, hvortil cirkulationen var genoprettet, ville genvinde bevidstheden. For at besvare det spørgsmål undersøgte forskerne for tegn på kompleks aktivitet i grisehjernerne ved hjælp af en version af EEG eller elektroder placeret på hjernens overflade. Disse kan opfange elektriske bølger, der afspejler bred hjerneaktivitet, hvilket indikerer tanker og fornemmelser.

Oprindeligt, sagde Sestan, troede de, at de havde fundet sådanne signaler, hvilket genererede både alarm og spænding i laboratoriet, men de fandt senere ud af, at disse signaler var artefakter skabt af udstyr i nærheden.

Sestan siger nu, at organerne producerer en flad hjernebølge svarende til en komatøs tilstand, selvom vævet i sig selv ser overraskende godt ud, og når det først er dissekeret, producerer cellerne normale mønstre.

Manglen på bredere elektrisk aktivitet kan være irreversibel, hvis det skyldes skader og celledød. Grisens hjerner blev knyttet til BrainEx-enheden cirka fire timer efter, at dyrene blev halshugget.

Det kan dog også skyldes kemikalier, som Yale-holdet tilføjede til bloderstatningen for at forhindre hævelse, som også dæmper neuronernes aktivitet alvorligt. Du skal forstå, at vi har så mange kanalblokkere i vores løsning, sagde Sestan til NIH. Dette er sandsynligvis forklaringen på, hvorfor vi ikke får [noget] signal.

Sestan fortalte NIH, at det er tænkeligt, at hjernerne kunne holdes i live på ubestemt tid, og at man kunne forsøge at genoprette bevidstheden. Han sagde, at hans hold havde valgt heller ikke at forsøge, fordi dette er ukendt territorium.

Den dyrehjerne er ikke klar over noget, det er jeg meget sikker på, sagde Sestan, selvom han udtrykte bekymring over, hvordan teknikken kan blive brugt af andre i fremtiden. Hypotetisk tager nogen denne teknologi, gør den bedre og genopretter en persons [hjerne] aktivitet. Det er at genoprette et menneske. Hvis den person har hukommelse, ville jeg blive fuldstændig skræmt.

Hjerneeksperimenter

Bevidsthed er ikke nødvendig for den type eksperimenter på hjerneforbindelser, som videnskabsmænd håber at udføre på levende ex vivo hjerner. EEG-hjerneaktiviteten er en flad linje, men en masse andre ting bliver ved med at tikke, siger Anna Devor, en neuroforsker ved University of California, San Diego, som er bekendt med Yale-projektet.

Devor mener, at evnen til at arbejde på intakte, levende hjerner ville være meget rart for videnskabsmænd, der arbejder på at bygge et hjerneatlas. Hele spørgsmålet om døden er en gråzone, siger hun. Men vi skal huske, at den isolerede hjerne ikke er den samme som andre organer, og vi skal behandle den med samme grad af respekt, som vi giver et dyr.

I dag i journalen Natur , 17 neurovidenskabsmænd og bioetikere, inklusive Sestan, offentliggjort en redaktion argumenterer for, at forsøg på menneskelig hjernevæv kan kræve særlige beskyttelser og regler.

Relateret historie

Relateret historie Nektom vil bevare din hjerne, men du skal aflives først.

De identificerede tre kategorier af hjernesurrogater, der fremkalder nye bekymringer. Disse omfatter hjerneorganoider (klatter af nervevæv på størrelse med et riskorn), menneske-dyr-kimærer (mus med tilsat menneskelig hjernevæv) og ex vivo menneskelig hjernevæv (såsom hjernestykker fjernet under operation).

De fortsatte med at foreslå en række etiske sikkerhedsforanstaltninger, såsom at bedøve dyr, der besidder menneskelige hjerneceller, så de forbliver i en komatøs-lignende hjernetilstand.

Hyman, som også underskrev brevet, siger, at han gjorde det modvilligt, fordi han mener, at de fleste scenarier er overdrevne eller usandsynlige. Det er næppe muligt, at en lille hjerneorganoid vil føle eller tænke noget, siger han.

Den ene type forskning, han mener kan kræve hurtig handling for at opstille færdselsregler, er Sestans upublicerede hjernebevaringsteknik (som Natur redaktion ikke diskuteret). Hvis folk ønsker at holde menneskelige hjerner i live post mortem, er det et mere presserende og realistisk problem, siger Hyman. Da det er muligt med en grisehjerne, bør der være retningslinjer for humant væv.

skjule