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耶鲁大学的科学家们在针对猪器官的实验中发现，有朝一日人们对死亡的理解会被颠覆。

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几年前，一位名叫Nenad Sestan的科学家开始构想一个非常疯狂的实验想法，十分“荒诞不经”且“匪夷所思”。起初他没有把这个想法告诉任何人，他的妻儿、在耶鲁神经科学系的导师和大学医学院的院长都不知道这回事。

就像Sestan所有的研究一样，这个想法针对的是哺乳动物的大脑。更具体地说，它集中在控制语言、运动功能和思想的树状神经元上。

简而言之，是细胞造就了人类今天的发展。Sestan是发育神经生物学专家，在研究过程中，定期从各种脑库中订购切片的动物和人脑组织，这些脑库将标本运送到耶鲁的冷藏箱中。有时脑组织在捐献者死后三到四个小时内到达耶鲁。有时需要一天多的时间。尽管如此，Sestan和他的团队仍然能够从组织中培养或使活跃的细胞生长，即使组织实际上已完全死亡。在适当的情况下，他们实际上可以让细胞一直存活数周。

今年春天，Sestan表示，“如果可以恢复个体死后脑细胞的活动，是什么阻止科学家恢复死后大脑切片的活动？”

为了实现复活大脑的目的，将创造出一种全新的媒介来理解大脑功能。Sestan说，“实验室研究的对象之一是神经连接体，即一种大脑的接线图。”神经连接体的研究包括连接大脑的900亿个神经元和数百万个突触，在神经科学家中被广泛认为是理解并有可能治疗从自闭症到精神分裂症等一系列疾病不可或缺的组成部分。然而，很少有可靠的方法能找到大型哺乳动物大脑中的所有联系。“不管怎样，我们都要试试看这是否是(细胞复活脑组织切片)正确的研究方法”Sestan说。

2012年，Sestan接触了实验室的两名成员Mihovil Pletikos和Daniel Franjic，并请他们协助完成这个项目。到2014年春天，成员们经常把做其他项目的时间用来做这个项目，设法开发出一种定制的液体，可以长时间保存厘米厚的鼠脑、猪脑和人脑。“人脑的记录是六天，”Sestan回忆道。“六天后，细胞仍然可以培养。”但是遇到一个问题：只有当样品存放在冰箱中时，组织才能保持完整。一旦它们从冰箱中拿出，放到室温下（任何对神经元功能的准确建模必须发生在华氏98.6度下），就开始迅速分解。

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主要问题似乎是氧化作用。哺乳动物的大脑是动脉和毛细血管组成的缠结结构，每一个动脉和毛细血管都有助于血液(以及氧气和营养物质)在整个器官的循环。在将整个大脑切成极薄的组织叶的过程中，精细的内部结构遭到了破坏。但是Sestan很固执，他的几个同事后来说，这就像狗把自己的下巴锁在一根打结的绳子上，很难放手。“我明白，我想完成这个实验。我一直在想。这里的解决方案是什么？”

一天下午，他拜访耶鲁大学的病理学系，与一位同事Art Belanger讨论了一个与研究无关紧要的问题，当时他是该大学太平间的经理。“我看了看，这个人脑在水槽里倒挂着，”Sestan回忆道。在他看的时候，附近塑料瓶的防腐剂通过几行管子滴入器官的动脉。Belanger解释说，该装置是一种所谓的重力饲料，用于“固定”大脑、保存大脑以供进一步研究。Sestan点点头。在实验室里，他经常固定器官，通常是将样本冷冻或浸入甲醛中。

与浸泡相比，灌注利用大脑现有的血管网络，模仿血液通过器官的流动方式。由此固定的结果比传统方法更均匀、更快速。如果在脑死亡后足够快地完成灌注，则可以防止细胞分解。“所有事情都会暂停，”Belanger说。

Sestan停在重力饲料前面，眼睛睁得大大地。也许解决方案不是在大脑切片中，而是在整个大脑中，像Belanger一样采用灌注这种方式，用富含血红蛋白的液体代替防腐剂。Sestan说，“这让我灵光一现”。但是，Sestan在兴奋过后，开始意识到实验未来的走向。如果细胞修复的途径确实存在于整个大脑的灌注中，那么他的实验将进入一个完全未开发的新领域。“考虑到后来发生的一切，这真是太棒了，但这就是起源。”Sestan说。 

科学家自从理解了哺乳动物大脑的作用后，就一直在努力使其复活。意大利物理学家乔瓦尼·阿尔迪尼（Giovanni Aldini）在19世纪之交写道：“为所有凹槽提供一种充满活力的液体，以便继续进行、实现复苏，并且如果允许我表达，就能掌握重要的力量，这就是我研究的对象。“

从死亡组织中培养细胞只是其中的一小部分。研究表明，大脑比人们已经理解的更有弹性。艾伦脑科学研究所的总裁兼首席科学家Christof Koch说：“我们曾经认为许多关于大脑的发现是不可逆转的,但现在结果不一定是这样。”

近年来，一些科学家已经从有机组织的研究转向人工脑物质的批量生产。从人类干细胞重新编程为像神经元、脑类器官或“迷你大脑”一样，可以模仿其生物对应物的一些功能。

在Koch即将出版的关于生物的意识起源的书中写道，“生命本身的感觉：为什么意识是普遍的，但不能被计算”，他认为，先进的类器官“体验任何人的感受（痛苦、无聊或感官印象的杂音）都是遥远的，但它会有所感受。”

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随着现代医疗技术的发展，灌注是一个相对较老的方法，第一个灌注泵由诺贝尔奖获得者科学家和纳粹同情者AlexisCarrel及其亲密朋友——飞行员Charles Lindbergh于20世纪30年代发明，用于在猫甲状腺的一系列移植手术中，维持血液循环。如果在过去的25年中进行过心内直视手术，那么医生可能曾用过灌注系统来保持血液在大脑中的流动。

尽管如此，正如Sestan所说，该项目对他来说是一个异常值。他觉得有必要采取一些保障措施：如果实验成功恢复神经元做任何类似于人类的意识做的事情，他就在灌注液中添加“阻滞剂”，以防止电活动的增加;后来，出于同样的原因，他开始在他的实验室里放置一个充满强力麻醉剂的注射器。

技术阻碍是巨大的：为了灌注死后的大脑，必须以某种方式通过迷宫似的微小毛细血管，以确保液体流动，而这些毛细血管在死后几分钟就开始凝结。从血液替代物的成分到流体流动的速度，一切都必须完美校准。2015年，Sestan与弗吉尼亚理工大学生物医学工程系的兽医和研究教授John L. Robertson开始通过电子邮件交流。多年来，Robertson一直在与北卡罗来纳州的BioMedInnovations公司或BMI公司合作开发一种称为CaVESWave的系统，该系统是一种能够使肾脏、心脏和肝脏在体外长时间保持活力的灌注机。最终，Robertson和BMI希望，该机器将取代冷藏，以保护指定用于移植的器官。

目前，少数可用机器之一为第三代CaVESWave系统，放置于弗吉尼亚州布莱克斯堡的罗伯逊实验室。大多数受试者是从附近的屠宰场获得的猪器官，Sestan对此很感兴趣。当他2月前往华盛顿地区提交关于他的基因表达研究的论文时，他安排了一次前往布莱克斯堡的旅行，亲自与罗伯逊会面。“我迫不及待想要到达那里，”Sestan说。

回到纽黑文，Sestan向同事们展示了这台机器的照片。有些人质疑他的神智是否正常。其他人忙于自己的项目的同时，害怕参与Sestan的项目。“这发生在我找到Zvonimir时，”Sestan回忆道。Zvonimir Vrselja是克罗地亚人，当时28岁。2015年底，Vrselja在克罗地亚的一位同事联系了Sestan并建议两位科学家进行交流。Sestan说，Zvonimir的技能组合能力绝对是他想要的！

几个月后，Vrselja搬到纽黑文；他和Sestan一起联系了第三位科学家：Stefano Daniele。25岁的Daniele曾多年研究帕金森病患者的脑退化问题。

Sestan和团队最终将BMI机器的几乎所有方面都修改了。尽管如此，耶鲁正在寻求使用名为BrainEx的专利的原始版本和当前的迭代版本，基本上都以相同的方式工作。首先，大脑大部分都是从头骨中取出来的；所有悬垂的动脉，除了颈动脉，都要烧灼或缝合。接下来，冲洗器官的残余血液。与此同时，在机器的储气罐中放入相当于一瓶葡萄酒容量的灌注液，使其达到体温的状态,并含氧，与真正的血液一样，氧化作用使灌注液变成更深的红色。

 

一旦流体（目前的形式包括抗生素和九种不同类型的细胞保护剂）准备好了，大脑就会被放入塑料盒中，科学家们将其称为“足球”并通过颈动脉相连。一个小型热力单元（微型空调和加热器）位于足球下方，控制器官的温度;同时，灌注液的压力和速度由一种泵控制。随着沉闷的嗡嗡声，流体开始循环通过大脑的动脉、毛细血管和静脉，通过透析装置离开每个回路，透析装置“清洁”任何废物并通过过滤器去除任何自然产生的气泡。

在那个春天开展的研究中，他们从单独的标本集中固定大脑并将它们运送到Sestan的实验室。“这是最令人惊讶的事情，”Sestan回忆道。根据类型和功能，活跃的脑细胞可具有各种形状。但死亡或垂死或无活动的脑细胞往往看起来很相似，好像炸弹已经在核心某处被引爆，整个结构已从内部爆炸。面对几乎拥有的所有关于大脑的知识，以及几个世纪的科学研究，Sestan发现了来自实验组的细胞具有代谢活性。他在显微镜上弯腰驼背，几乎不敢相信他所看到的。他记得自己低声对自己说到，“哦，我的上帝。”

不久，科学家们已经将灌注的时长从一小时增加到两三个小时，Sestan发现自己正在盯着一个全新的不同寻常的困境。他知道，细胞功能本身并不代表生命。然而从各方面来看，Vrselja和Daniele灌注了猪脑的时间越长，并且在这个过程中得到的越好，脑细胞被恢复得就越多。

2016年，Sestan采用了一种称为BIS或双频指数监测仪的机器，该机器用于医院测量患者在手术过程中“死亡”的程度。BIS结果按0到100的等级进行分类：零是没有电活动，一块木材在双频谱指数上得分为零；而90到100与活体人类的全脑功能一致。

那年夏天，当Vrselja和Daniele将他召唤到灌注室时，Sestan正准备申请补助金。BIS读数仅仅达到10，处于所谓的爆发抑制的低端，这是一种在深度昏迷中人类患者经常观察到的口吃模式。“那个级别与任何一种的认知无关，”Daniele说。“这样的大脑被认为是完全不活跃的，即死亡。”

然而，尽管得分低，但并非为零。“我只是想，是的，哦，忘掉它吧，”Sestan回忆道。“我没留有任何余地。我说：‘拔掉机器。停止实验，直到我们弄清楚发生了什么。’”

对于Sestan来说，最棘手的问题集中在意识上，耶鲁大学队无意中是否会以某种方式找到一种方法从死亡的肉体中引出意识？在2019年，脑死亡，从而完全丧失意识，已经成为一个无法解决的难题：研究表明，我们曾经认为由于创伤性脑损伤而处于深度昏迷状态的患者实际上能够进行交流。正如神经科学家克里斯托夫科赫所写，所有神经科医生都认为大脑中产生的电波是思考的先决条件。

正如Sestan所知，由于通道阻滞剂，灌注的大脑产生真正意识的机会很小。但是最糟糕的情况是：部分复活的死后大脑，被困在狂热的噩梦中，永远重复其死前的那一刻的回忆。“想象一下终极感官剥夺水箱，”美国国立卫生研究院的神经伦理工作组成员说。“没有输入。没有输出。在你的大脑中，没有人能听到你尖叫。”

Sestan总是很乐意阐述实验背后的科学，但是当涉及到这个影响时，他们会更加谨慎。在现代神经学领域，Hauser说，“通常情况下，不断试图抑制过度解释，过度解释很容易，因为关于它的内容是对已经建立的内容的渐进式改变，或者仅仅是完全的胡扯。然而，在这篇文章中，我们有不同的东西：这些都是真正优秀的科学家。我认为还有很多我们还要学习的东西;这个研究尚未完成。但这是有趣且真实的科学。”

Sestan承认，理论上没有什么可以阻止科学家立即建立一个可以支持人脑的灌注机。BrainEx技术是开源的，猪和智人的大脑有相当多的共同点。人类优化的BrainEx有很多可以想象的应用。除了作为测试药物的理想模型之外，还可以在战场上使用便携式灌注系统，以保护身体受到严重伤害的士兵的大脑;在遥远的未来，它可能成为急救人员的标准设备。“问题是，”Sestan说，“还有很多研究尚未完成。”

然而，正如伦理学家和斯坦福大学法学教授Hank Greely最近提出的那样，我们生活在一个突破性的科学进步时代；在2019年，“假设”能比以往任何时候都更快地进入实验阶段。Greely建议考虑一下意大利神经外科医生Sergio Canavero和他的同事中国科学家任晓平的研究，Canavero声称已将头部从一个尸体移植到另一个尸体。

杜克大学的Greely和Nita Farahany以及年轻科学家Charles M. Giattino最近就Sestan的调查结果在Nature上发表了一篇长文。“我们认为，需要新的指导方针来保存或恢复整个大脑，”他们写道，“因为用于这种研究的动物可能会处在灰色地带，即没有活着，但又没有完全死亡。”

在该论文中，Greely、Farahany和Giattino主张采用以2005年建立的关于干细胞使用的指南为基础的指南。“回顾过去，这些指导方针确实有助于塑造这个领域，”Greely说，“这个领域什么都没有。监管体系方面存在严重缺口，我们需要积极主动来解决。”

就他而言，Sestan同意这一点：“每一个决策都不应该由我决定。”在解决无数的技术问题时，他知道，他已经影响了其余部分的技术问题的解决。“我不能决定,”他接着说，“什么应该做，什么不该做。这要由你决定，由所有人决定。我们共同做出决策。”

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编译组：陈枫、纪佳琪

相关链接：

https://medium.com/new-york-times-magazine/scientists-are-giving-dead-brains-new-life-what-could-go-wrong-875d75708346

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