Vissa hjärnfunktioner kan återställas efter döden, föreslår grisstudie
Ett forskargrupp har återställt vissa hjärnfunktioner hos grisar som dog 4 timmar tidigare. Resultaten utmanar redan existerande föreställningar om hjärnans funktion efter döden och öppnar nya möjligheter för att studera den mänskliga hjärnan.
Nenad Sestan, som är professor i neurovetenskap, jämförande medicin, genetik och psykiatri vid Yale School of Medicine i New Haven, CT, och hans team har återställt cirkulationen och cellulär aktivitet i svinhjärnan, efter döden.
Forskarna varnar dock för att de inte har återställt någon elektrisk hjärnaktivitet och inte heller hittat några bevis på medvetenhet eller uppfattning.
Resultaten strider mot den tidigare tron att vissa hjärnfunktioner förloras irreversibelt efter döden. Dessutom kan resultaten av denna studie erbjuda forskare ett sätt att studera hjärnan i sin intakta form.
Prof. Sestan och hans kollegor beskriver deras experiment i tidskriften Natur.
Återställa en ”cellulär aktiv hjärna”
Däggdjurshjärnor, förklarar forskarna, är mycket känsliga för syrebrist, vilket leder till neuronal död och hjärnskador. Den dominerande vetenskapliga uppfattningen är att kedjereaktionen av cellskador som syre och blodtillförsel avbryter är irreversibla.
Men professor Sestan och kollegor ifrågasatte tanken att en sådan skada är irreparabel. De gjorde det efter att ha märkt tecken på cellulär livskraft i vävnadsproverna som de rutinmässigt analyserade i sitt laboratorium. De såg dessa tecken flera timmar efter vävnadsdöd.
Prof.Sestan och teamet utvecklade ett system som heter BrainEx, som efterliknar blodflödet vid normal kroppstemperatur, för att testa deras hypotes.
I den aktuella studien förvärvade forskarna 32 grisar från en köttförpackningsanläggning och placerade dem på hjärnanEx 4 timmar efter att grisarna hade dött.
Efter 6 timmars blodtransfusion på hjärnanEx, fann forskarna minskad celldöd och återgång av någon synaptisk aktivitet mellan nervceller. De bevarade neuronernas integritet, och forskarna fann tecken på att neuronal-, glial- och vaskulära celler var funktionella.
"Den intakta hjärnan hos ett stort däggdjur behåller en tidigare underskattad förmåga för återställande av cirkulationen och vissa molekylära och cellulära aktiviteter flera timmar efter cirkulationsstopp", rapporterar professor Sestan.
Forskarna betonar dock att de inte hittade några bevis för normal elektrisk aktivitet som skulle indikera full hjärnfunktion.
”Vi såg inte vid något tillfälle vilken typ av organiserad elektrisk aktivitet som är förknippad med uppfattning, medvetenhet eller medvetenhet”, rapporterar medförfattare Zvonimir Vrselja.
"Kliniskt definierat, detta är inte en levande hjärna, men det är en cellulär aktiv hjärna."
Zvonimir Vrselja
Klinisk betydelse och etiska problem
Forskarna förklarar betydelsen av deras resultat. De säger att studera den intakta däggdjurshjärnan har varit en utmaning som hittills verkat oöverstiglig.
Denna utmaning har hindrat forskare från att kunna studera ursprunget till vissa hjärnstörningar, såväl som anslutningen mellan neuroner.
"Tidigare har vi bara kunnat studera celler i den stora däggdjurshjärnan under statiska eller i stort sett tvådimensionella förhållanden, med hjälp av små vävnadsprover utanför deras ursprungliga miljö", förklarar studieförfattare Stefano G. Daniele.
"För första gången kan vi undersöka den stora hjärnan i tre dimensioner, vilket ökar vår förmåga att studera komplexa cellulära interaktioner och anslutning."
Stefano G. Daniele
Dessutom hjärnanEx systemet kan en dag tillåta läkare att minska hjärnskador och återställa hjärnans funktion efter stroke.
I en länkad ledare har vissa forskare tagit upp etiska farhågor om studien. Nita Farahany och kollegor noterar till exempel att de vägar som forskningen öppnar betonar "potentiella begränsningar i de nuvarande reglerna för djur som används i forskning."
Studien ”ifrågasätter långvariga antaganden om vad som gör att ett djur - eller en människa - lever”, fortsätter Farahany och kollegor.
"Återställande av medvetandet var aldrig ett mål för denna forskning", säger studieförfattare Stephen Latham, som är chef för Interdisciplinary Center for Bioethics at Yale.
”Forskarna var beredda att ingripa med användning av bedövningsmedel och temperaturreduktion för att stoppa organiserad, global elektrisk aktivitet om den skulle dyka upp. Alla var i förväg överens om att experiment med återupplivad global aktivitet inte kunde gå framåt utan tydliga etiska standarder och institutionella tillsynsmekanismer. ”
