快捷搜索:

您的位置:金莎娱乐 > 科学 > 神经刺激部分唤醒植物人,死而复生

神经刺激部分唤醒植物人,死而复生

发布时间:2019-08-30 01:44编辑:科学浏览(82)

    印度“重生”项目被叫停

    科学精神面面观

    4月17日,《自然》杂志上发布的一篇论文颠覆了人们对于死亡的定义。论文由耶鲁大学的研究人员撰写,在论文中他们描述了在猪死后利用BrainEx系统复活部分无实体的猪大脑细胞这一实验。

    神经刺激部分唤醒植物人 为脑损伤后意识恢复提供一条主要途径

    图片 1

    科技日报记者 张盖伦

    图片 2

    图片 3

    图片来源:vm/iStockphoto

    这是一项被生物学家颜宁称作“估计会有很多公众关注”的研究。4月17日,英国《自然》杂志刊发了科学家对于“复活”死猪脑的尝试:美国耶鲁大学医学院的研究团队将已经死亡数个小时的猪脑接入他们开发的BrainEX体外灌注系统,用正常体温下的模拟脉动血流进行灌注。6个小时灌注期内,他们发现大脑细胞死亡有所减少,甚至部分细胞功能得到恢复。

    大脑是已知宇宙中最复杂的结构,在通常情况下,哺乳动物的大脑一旦缺氧超过15分钟以上,脑细胞便会停止运作,也就是传统意义上的“脑死亡”,再高超的医术也回天乏术。但耶鲁大学此次的研究却得出“脑细胞在脑死亡后仍可活跃运作”的结论,颠覆了传统意义上人们对于“脑死亡”的既定概念,也令科学界和医学界为之震惊。BrainEx系统是什么?

    迷走神经刺激器为从脑干到身体不同部位的关键神经提供少量电流。图片来源:Science Source

    印度医学委员会终止了一项复活脑死亡事故受害者的有争议实验。近日,ICMR医学统计国家研究所撤销了这个名为“重生”的项目的临床实验登记。

    图片 4

    BrainEx系统来自美国国立卫生研究院的“大脑行动”(通过推进创新神经技术进行的大脑研究),是美国总统奥巴马为了绘制人脑地图,并用来研究人脑而产生的一种工具。美国国立卫生研究院脑行动小组负责人安德里亚·贝克-米切纳(Andrea Beckel-Mitchener)表示,BrainEx其实是一个研究基础生物学的工具,即研究活体大脑在体外的三维结构。

    本报讯 15年前,法国一名20岁的男子在车祸中遭受了脑损伤,并陷入了一种被称为植物人的昏迷状态。现在,一项新的研究表明,大脑中一种实验性的低强度神经刺激(现在已被批准用于治疗抑郁症和癫痫)能够成功地将一个人变成医生所说的“最低意识”状态。尽管这与全面苏醒的情况相去甚远,但研究报告的作者认为,这一发现暗示了在脑损伤后恢复意识的一条主要途径。

    今年5月,印度北阿坎德邦Anupam 医院骨科医生Himanshu Bansal宣布计划给约20位脑死亡患者一系列干预,包括注射间充质干细胞及缩氨酸、经颅激光刺激和正中神经刺激等。这些刺激技术旨在提高脑损伤患者的认知能力。而美国生物技术公司Bioquark已同意为该实验提供帮助脑细胞再生的缩氨酸。

    不过,论文作者也谨慎地表示,没有发现全网络活动或者全脑功能的证据。也就是说,大脑并没有恢复所谓的意识。

    图片 5

    尽管如此,一些医生和脑损伤专家仍然对这种治疗是否真如所描述的那样有效表示怀疑。从事意识研究的美国波士顿市哈佛医学院神经学家Andrew Cole说,植入电子刺激器的手术,频繁的行为观察,以及在大脑扫描仪中进进出出都可能有助于病人的病情改善。“我并不是说他们的说法是不真实的。”Cole说,“我只是说,根据所呈现的结果是很难解释的。”

    在接受印度媒体采访时,Bansal将自己的计划描述为:让脑死亡个体回到“具有最低意识的状态”。在这一状态下,患者能意识到闪光,且眼睛会随目标物体移动。尽管缺乏脑死亡个体能恢复这些机能的证据,Bansal表示,医学文献记载了许多从最低意识状态恢复到全意识状态的病例。

    诸多媒体在报道此事时,都用了“复活”一词。颜宁在微博上指出,这是标题党。“没有恢复其他高级脑功能相关的全脑活动可以称为复活么?”

    它如何工作?

    目前有成千上万的人处于植物人状态。虽然他们不会对诸如触摸之类的刺激作出反应,但这些人的大脑并没有死亡。他们的大脑通常具有可识别的睡眠—苏醒周期,他们能够睁开眼睛,并且在进食时可以吞咽,许多人自发地呻吟、哭泣、微笑,并表现出具有部分意识的其他迹象。然而,大多数专家认为,任何超过12个月的植物人状态都是永久性的。

    但其他研究人员指出,“重生”计划不太可能达到目标。“近年来,有很多证据显示,人脑和神经系统可能无法修复。该项目认为脑死亡将能被十分容易地逆转似乎牵强附会。”英国卡迪夫大学神经学家Dean Burnett说。

    “该研究的确有比较大的启发性意义,提示即使是死亡个体,脑也有可能恢复活力。”浙江大学神经科学研究所研究员康利军18日告诉科技日报记者。不过,他认为该研究还处在非常初级的阶段,即使可以灌流充注和检查到部分活的神经元,也并不表明这些神经元功能正常。“离脑功能的恢复还有非常远的距离。”康利军说。

    BrainEx系统就像一个人造心脏,向器官组织提供氧和各种营养物质,并且帮助带走人体的代谢产物,维持机体内平衡。它通过猪的颈动脉向整个大脑输送一种可以输送氧气和营养物质的合成血液。

    然而这一假设并没有让Angela Sirigu感到满意,她是法国里昂市马克:让纳罗认知科学研究所的认知神经学家。

    科学家和内科医生还担忧“重生”项目是否存在伦理问题。其中一个关注点是,这类混合干预手段并未在动物模型上实验过。《印度医学伦理期刊》编辑Amar Jesani指出,对他们而言,“重生”项目使用的疗法应当已经被证明有希望治疗外伤性脑损伤患者。而且,他断言,即便该实验成功,让脑死亡患者恢复到最低意识状态将让其家庭成员再受精神伤害。

    图片 6

    图片 7

    Sirigu在新一期美国《当代生物学》杂志上说:“通过刺激迷走神经,我们发现能够增强患者在这个世界的存在。”

    在新闻发布会上,Bansal表示,目前没有用于人脑死亡研究的好动物模型。他还指出,如果患者恢复到了最低意识状态,但没有获得更进一步功能,他的团队“没有做出计划”,但他已经为所有患者购买了保险,能覆盖专门治疗需要的所有费用。

    在传统观念中,短时间的缺氧就会引起哺乳动物大脑神经元死亡和不可修复的脑损伤。而在这项研究中,32个猪脑却在死亡数小时后实现了部分细胞功能的恢复。康利军表示,脑神经元的种类丰富,目前不清楚具体什么类型的神经元能得到多大程度的恢复,但他也认为,此研究结论确实挑战了停止供血后脑神经就发生不可逆转损伤的观点。“对于脑疾病研究来说,至少在技术上,它能让获得活脑细胞的难度降低。”

    在合成血液中还含有一种阻止氧化的化学物质以及一种神经活动的阻滞剂,一是为了抑制神经元的活性,即当神经元被激活时,避免脑细胞受到损伤。二则是为了确保大脑不会“醒来”并恢复意识。研究人员说,若脑电图中检测到任何的脑意识,他们便会立即停止实验。经过6个小时的脑部扫描,也就是屠杀后的10个小时,研究人员并没有在大脑中发现意识的迹象,但也确实看到了部分生命迹象。

    迷走神经连接着人脑与身体的许多其他部位,包括肠道。迷走神经对保持清醒、警觉性和许多其他基本功能具有重要作用。迷走神经刺激器是一种微型可植入式器件,此前已被用来辅助治疗药物难治性癫痫和抑郁症。

    但ICMR认为该实验存在若干管理失误,例如未能获得印度药品管理局许可等。目前,ICMR已经撤销了该项目的登记。

    而让公众更感兴趣的话题是——生和死的标准是否需要重新定义?

    实验中,研究人员先从宰杀食用的猪身上共取出32个大脑,等待4个小时后再将它们连接到BrainEx系统上6个小时。静置10个小时后,科学家们意外地发现与正常的大脑相比,死去的猪大脑组织基本完好无损。每个脑细胞都在运转,并且依然以自主的形态去吸收氧气和呼出二氧化碳。

    为检验迷走神经刺激器恢复意识的能力,研究人员希望寻找一个很难用巧合来解释被“唤醒”的植物人病例,最终找到了一个昏迷了十多年、没有苏醒迹象的车祸受害者。

    毕竟,全球大概有100多个国家和地区承认脑死亡。全国人大代表、肺移植专家陈静瑜曾表示,2017年有超过5000多个心脑死亡的病人做了器官捐赠,其中,至少有三分之一的病人属于脑死亡。如果脑死亡还有转圜可能,则对器官移植提出了新问题——究竟是把医疗资源投入到对大脑功能的修复上,还是应尽力争取时间让器官能够再次被使用?

    图片 8

    研究结果显示,在开展迷走神经刺激一个月后,患者的注意力、动作和脑活动显著改善,能响应以前不响应的一些简单命令。例如,他的眼睛能跟着目标移动,并根据要求转头。他的母亲报告说,在听人给他读书时,他保持清醒的能力有提高。

    图片 9

    此次的研究是一个非常重大的发现,组织这项研究的耶鲁大学神经学家内纳德·塞斯坦(Nenad Sestan)在新闻发布会上说:“在以前的研究中显示,细胞在几分钟内便会经历一个细胞死亡的过程,而此次所展现的则是,细胞死亡的过程是一个循序渐进的过程,它不会一蹴而就,且在这个过程中,脑细胞的死亡可以被推迟、保存,甚至是逆转。“此次研究会影响人类的医疗救助吗?

    此外,研究人员还观测到这名患者对“威胁”重新有了反应。例如,当医生的头突然靠近他的脸时,他会睁大眼睛,表现出惊讶。

    “目前来看,该研究的象征意义大于实际意义,还不会冲击到脑死亡的判定标准。”康利军坦言,如果有朝一日,技术确实成熟到能够让死亡一段时间的人脑恢复功能,那当然需要重新调整死亡标准。“生命终归是宝贵的,如果能推迟患者的死亡,也是好事。”

    对于此观点,塞斯坦认为目前尚不确定运用到人类身上是否可行。但如果一旦可行,从长远来看,它可能会迫使人类重新考虑死亡本身的定义,也会引发一场激烈的伦理讨论。

    研究人员认为,在多年处于植物人状态后,这名患者进入了“最低意识”状态。

    康利军表示,若要进一步研究,首先还是应该在遵循伦理规范的前提下做动物实验。如果动物实验技术成熟,“人脑实验我觉得也是可取的”。他强调,研究的适用范围和伦理规范如何制定,应该是科学共同体需要认真考虑和解决的问题。

    图片 10

    大脑活动记录也显示,这名患者脑中涉及运动、感觉和意识的区域活动明显增强,大脑功能连接性改善,脑皮层和下皮层的代谢活动也同样增加。

    专家点评

    生物伦理学家们认为这一发现可能会对人类的器官捐赠产生影响。一旦此次发现可被运用于脑死亡患者中(尤其是那些因缺氧而脑损伤的人),那么人们更多的便不会选择去器官捐赠,而是会选择运用这一技术使患者脑复苏,重新等待病人的归来。

    研究人员指出,这项工作表明,即使在病情最严重的临床病例中,正确的干预措施也可能带来意识变化的产生。Sirigu说:“哪怕希望看似已经消失,大脑仍有可能被修复。”

    这是一个大新闻。科技的进步,总会不断挑战我们的既有观念,甚至连生死的边界也会变得模糊。而与生命科学或者智能科学相关的研究,由于对人类影响深远,更会带来诸多新的伦理问题,这些都是“开放性的挑战”。

    而牛津大学医学伦理学教授、新生儿学顾问多米尼克·威尔金森(Dominic Wilkinson)教授则认为此次技术的诞生,更意味着会影响到人类对生死这一界限的界定:一旦一个人被诊断为脑死亡,这个人目前就没有办法康复。曾经的那个人就会永远消失。“如果在未来,我们有可以在人死后恢复大脑的技能,重新恢复一个人的心智和个性,那当然会对我们对死亡的定义产生重要影响。”

    目前,研究人员正计划开展一项大型合作研究,以确认并进一步挖掘迷走神经刺激对处于植物人或最低意识状态患者的治疗潜力。

    虽然这一研究还比较初级,但如果未来死亡了的人脑,可以通过类似手段恢复功能,或许会有更加大胆的研究出现。死去的大脑有没有可能恢复自我意识和情感?大脑有没有可能脱离人体独立工作?如果要在人身上做实验,又要遵循什么样新的伦理规范……

    图片 11

    Sirigu说,即使是最低的意识也可能成为家庭庆祝的原因,尽管她意识到,把他们的亲人置于实验中可能是危险的。“我们非常感谢这个病人和他的家人。”她说,“他们展示了很多勇气。”

    不断出现的新问题,要求我们对科技伦理,尤其是和生命科学、智能科学相关的科技活动中的伦理问题持更加开放、科学的态度,要对其进行系统性的研究。不能只是简单套用既有的伦理原则,而是要具体问题具体分析。在这些领域,科技伦理研究应该成为科学研究的一部分。

    据了解,此次研究的直接得益者将是研究阿尔茨海默症等疾病中的大脑的科学家,而从长远来看,人们也希望能将此技术更好地运用于保护脑损伤后的大脑,如脑中风或婴儿出生时的脑缺氧。

    一些专家表示,这是一项令人激动的新发现,但由于很难从单一病例了解一个疗法的真正效果,需谨慎解读,这项研究的结果尚需在更多患者身上得到验证后,才能获推荐使用。

    段伟文 中国社科院科学技术和社会研究中心主任

    美国国家心理健康研究所大脑计划的安德里亚·贝克-米切纳(Andrea Beckel-Mitchener)博士阐述道:“这一研究方向可能会为研究死后大脑带来全新的方法。它还可以刺激研究开发干预措施,促进脑血流减少后的大脑恢复。”然而,耶鲁大学的研究人员对此论点则表示,要让该领域对受伤后的患者产生影响还为时过早。

    纽约市威尔:康奈尔医学院神经学家Nicholas Schiff同意Cole的观点,即对一个病人的研究不足以对治疗作出全面的结论,但他对治疗的前景很乐观。他说,现在研究人员需要在多种刺激持续时间和强度下,对多名患者进行治疗,这是非常昂贵和耗时的。Schiff认为,保险公司将会覆盖康复护理,但让它们相信,植物人的状态可以恢复,或者是意识能够轻微改善,将是一场艰苦的战斗。

    图片 12

    Schiff说:“我的一位同事最近描述了植物人状态的困境,这是一个民权问题。”“我们需要让这一医疗领域看起来像其他地方一样。这里的科学进步远远领先于基础设施。”

    这项研究的首席研究员内纳德·塞斯坦(Nenad Sestan)声明,他不确定运用到人类身上是否可行。但如果一旦可行,从长远来看,它可能会迫使人类重新考虑死亡本身的定义。目前此项研究仍在初步试验阶段,距离实际运用到人类身上仍然有很长的一段路要走,也还有许多悬而未决的问题。但至少它也给人类带来了生命的另一种可能性,即曾经失去的东西可能是可以恢复的。

    《中国科学报》 (2017-09-27 第2版 国际)

    iWeekly周末画报独家稿件,未经许可,请勿转载

    本文由金莎娱乐发布于科学,转载请注明出处:神经刺激部分唤醒植物人,死而复生

    关键词: