Forskere holder grisehjerner i live utenfor kroppen

Hanna Barczyk

I et trinn som kan endre definisjonen av død, har forskere gjenopprettet sirkulasjonen til hjernen til avhuggede griser og holdt de gjenopplivede organene i live i så lenge som 36 timer.

Bragden gir forskere en ny måte å studere intakte hjerner på i laboratoriet i slående detaljer. Men det åpner også for en bisarr ny mulighet i livsforlengelse, dersom menneskelige hjerner noen gang skulle holdes på livsstøtte utenfor kroppen.

Arbeidet ble beskrevet 28. mars på et møte holdt ved National Institutes of Health for å undersøke etiske spørsmål som oppstår mens amerikanske nevrovitenskapssentre utforsker grensene for hjernevitenskap.

Under arrangementet avslørte nevroforsker Nenad Sestan ved Yale University at et team han leder hadde eksperimentert på mellom 100 og 200 grisehjerner hentet fra et slakteri, og gjenopprettet sirkulasjonen ved hjelp av et system med pumper, varmeovner og poser med kunstig blod oppvarmet til kroppstemperatur.

Griser brukes ofte som modeller for transplantasjonsforskning. Et nytt prosjekt ser ut til å vedlikeholde hjernen deres etter døden. Carsten Koall | Getty

Det var ingen bevis for at de kroppsløse grisehjernene kom tilbake til bevissthet. Men i det Sestan kalte et sjokkerende og uventet resultat, ble milliarder av individuelle celler i hjernen funnet å være sunne og i stand til normal aktivitet.

Da Sestan ble nådd på telefon i går, nektet han å utdype, og sa at han hadde sendt inn resultatene for publisering i et vitenskapelig tidsskrift og ikke hadde tenkt at kommentarene hans skulle bli offentlige.

Siden i fjor vår har imidlertid en utvidet krets av forskere og bioetikere surret om Yale-forskningen, som innebærer et gjennombrudd for å gjenopprette mikrosirkulasjonen – strømmen av oksygen til små blodårer, inkludert de dypt i hjernen.

Disse hjernene kan være skadet, men hvis cellene er i live, er det et levende organ, sier Steve Hyman, direktør for psykiatrisk forskning ved Broad Institute i Cambridge, Massachusetts, som var blant dem som ble orientert om arbeidet. Det er på det ytterste av teknisk kunnskap, men ikke så forskjellig fra å bevare en nyre.

Hyman sier likheten med teknikker for å bevare organer som hjerter eller lunger for transplantasjon kan føre til at noen feilaktig ser på teknologien som en måte å unngå døden på. Det kan komme til det punktet at i stedet for at folk sier «Freeze my brain», sier de «Hook me up and find me a body», sier Hyman.

Slike forhåpninger er feilplassert, i hvert fall foreløpig. Å transplantere en hjerne til en ny kropp er ikke på langt nær mulig, ifølge Hyman.

Hjerne i en bøtte

Yale-systemet, kalt BrainEx, innebærer å koble en hjerne til en lukket sløyfe av rør og reservoarer som sirkulerer en rød perfusjonsvæske, som er i stand til å frakte oksygen til hjernestammen, cerebellararterien og områder dypt i sentrum av hjernen. .

Jeg tror mange kommer til å begynne å gå til slakterier for å få hoder og finne ut av det.

I sin presentasjon til NIH-tjenestemenn og etikkeksperter sa Sestan at teknikken sannsynligvis vil fungere i alle arter, inkludert primater. Dette er nok ikke unikt for griser, sa han.

Yale-forskerne, som begynte arbeidet med teknikken for rundt fire år siden og søker NIH-finansiering for den, handlet ut fra et ønske om å konstruere et omfattende atlas over forbindelser mellom menneskelige hjerneceller.

Noen av disse forbindelsene spenner sannsynligvis over store områder av hjernen og vil dermed lettere kunne spores i et komplett, intakt organ.

Sestan erkjente at kirurger ved Yale allerede hadde spurt ham om den hjernebevarende teknologien kunne ha medisinsk bruk. Menneskelige hjerner uten legemlighet, sa han, kan bli marsvin for å teste eksotiske kreftkurer og spekulative Alzheimers-behandlinger som er for farlige til å prøve på levende.

Oppsettet, spøkefullt kalt hjernen i en bøtte, ville raskt reise alvorlige etiske og juridiske spørsmål hvis det ble prøvd på et menneske.

For eksempel, hvis en persons hjerne ble gjenopplivet utenfor kroppen, ville den personen våknet i det som ville tilsvare det ultimate sensoriske deprivasjonskammeret, uten ører, øyne eller en måte å kommunisere på? Ville noen beholde minner, en identitet eller juridiske rettigheter? Kunne forskere etisk dissekere eller kvitte seg med en slik hjerne?

Hjernen i en krukke-scene fra komedien fra 1983 Mannen med to hjerner . Selv om det er fôr for vitser, tar medisinske etikere det på alvor etter hvert som teknologien for bevaring av hjernen gjør fremskritt. Effektivisere | 'Mannen med to hjerner' (1983)

Fordi føderale sikkerhetsforskrifter gjelder for mennesker, ikke dødt vev, er det usikkert om US Food and Drug Administration ville ha noe å si om forskere kunne forsøke en slik reanimasjonsprosedyre.

Det kommer til å være mange rare spørsmål selv om det ikke er en hjerne i en boks, sa en rådgiver for NIH som ikke ønsket å snakke på posten. Jeg tror mange kommer til å begynne å gå til slakterier for å få hoder og finne ut av det.

Sestan sa at han var bekymret for hvordan teknologien ville bli mottatt av publikum og av hans jevnaldrende. Folk er fascinert. Vi må passe på hvor fascinert, sa han.

Komatøs tilstand

Det er velkjent at en komatøs hjerne kan holdes i live i minst tiår. Det er tilfellet med hjernedøde mennesker hvis familier velger å holde dem knyttet til ventilasjonsmaskiner.

Mindre godt utforsket er kunstige midler for å holde en hjerne helt adskilt fra kroppen. Det har vært tidligere forsøk, bl.a en rapport fra 1993 involverer gnagere, men Sestans team er det første som oppnår det med et stort pattedyr, uten å bruke kalde temperaturer, og med så lovende resultater.

Relatert historie

Relatert historie En teknologi for å holde organer i live utenfor kroppen redder liv. Og provoserer etiske debatter.

Til å begynne med var Yale-gruppen usikker på om en ex vivo-hjerne som sirkulasjonen ble gjenopprettet til, ville gjenvinne bevissthet. For å svare på det spørsmålet sjekket forskerne etter tegn på kompleks aktivitet i grisehjernene ved å bruke en versjon av EEG, eller elektroder plassert på hjernens overflate. Disse kan fange opp elektriske bølger som reflekterer bred hjerneaktivitet som indikerer tanker og sensasjoner.

Til å begynne med, sa Sestan, trodde de at de hadde funnet slike signaler, og genererte både alarm og spenning i laboratoriet, men de fant senere ut at disse signalene var gjenstander skapt av utstyr i nærheten.

Sestan sier nå at organene produserer en flat hjernebølge som tilsvarer en komatøs tilstand, selv om vevet i seg selv ser overraskende bra ut, og når det først er dissekert, produserer cellene normale mønstre.

Mangelen på større elektrisk aktivitet kan være irreversibel hvis det skyldes skade og celledød. Grisens hjerner ble festet til BrainEx-enheten omtrent fire timer etter at dyrene ble halshugget.

Det kan imidlertid også skyldes kjemikalier som Yale-teamet la til bloderstatningen for å forhindre hevelse, som også demper aktiviteten til nevroner alvorlig. Du må forstå at vi har så mange kanalblokkere i løsningen vår, sa Sestan til NIH. Dette er sannsynligvis forklaringen på hvorfor vi ikke får [noen] signal.

Sestan fortalte NIH at det kan tenkes at hjernen kan holdes i live på ubestemt tid, og at man kan forsøke å gjenopprette bevisstheten. Han sa at laget hans hadde valgt å ikke forsøke heller fordi dette er ukjent territorium.

Den dyrehjernen er ikke klar over noe, det er jeg veldig sikker på, sa Sestan, selv om han uttrykte bekymring for hvordan teknikken kan bli brukt av andre i fremtiden. Hypotetisk sett tar noen denne teknologien, gjør den bedre og gjenoppretter noens [hjerne] aktivitet. Det er å gjenopprette et menneske. Hvis den personen har hukommelse, ville jeg blitt helt skremt.

Hjerneeksperimenter

Bevissthet er ikke nødvendig for den typen eksperimenter på hjerneforbindelser som forskere håper å utføre på levende ex vivo-hjerner. EEG-hjerneaktiviteten er en flat linje, men mye annet fortsetter å tikke, sier Anna Devor, en nevroforsker ved University of California, San Diego, som er kjent med Yale-prosjektet.

Devor tror evnen til å jobbe med intakte, levende hjerner ville være veldig fin for forskere som jobber med å bygge et hjerneatlas. Hele spørsmålet om døden er en gråsone, sier hun. Men vi må huske at den isolerte hjernen ikke er den samme som andre organer, og vi må behandle den med samme grad av respekt som vi gir til et dyr.

I dag i journalen Natur , 17 nevrovitenskapsmenn og bioetikere, inkludert Sestan, publisert en lederartikkel argumenterer for at eksperimenter på menneskelig hjernevev kan kreve spesielle beskyttelser og regler.

Relatert historie

Relatert historie Nektom vil bevare hjernen din, men du må avlives først.

De identifiserte tre kategorier hjernesurrogater som vekker nye bekymringer. Disse inkluderer hjerneorganoider (klatter av nervevev på størrelse med et riskorn), menneske-dyr-kimærer (mus med tilsatt menneskelig hjernevev) og ex vivo menneskelig hjernevev (som hjernebiter fjernet under operasjonen).

De fortsatte med å foreslå en rekke etiske sikkerhetstiltak, for eksempel doping av dyr som har menneskelige hjerneceller slik at de forblir i en komatøslignende hjernetilstand.

Hyman, som også signerte brevet, sier han gjorde det motvillig, fordi han mener de fleste scenariene er overdrevne eller usannsynlige. Det er neppe mulig en liten hjerneorganoid vil føle eller tenke noe, sier han.

Den ene typen forskning han mener kan kreve rask handling for å sette opp kjøreregler, er Sestans upubliserte hjernebevaringsteknikk (som Natur redaksjonen ikke diskuterte). Hvis folk ønsker å holde menneskehjerner i live post mortem, er det et mer presserende og realistisk problem, sier Hyman. Gitt at det er mulig med en grisehjerne, bør det være retningslinjer for menneskelig vev.

gjemme seg