In einem radikalen Experiment, bei dem einige Experten in Frage stellen, was es bedeutet, "am Leben" zu sein, haben Wissenschaftler die Gehirnzirkulation und einige Zellaktivitäten im Gehirn von Schweinen Stunden nach dem Tod der Tiere in einem Schlachthof wiederhergestellt.
Obwohl die Ergebnisse bei Schweinen und nicht bei Menschen erzielt wurden, stellen sie die seit langem bestehende Ansicht in Frage, dass Gehirnzellen nach dem Tod plötzlich und irreversibel geschädigt werden.
Stattdessen zeigen die heute (17. April) in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Ergebnisse, dass das Gehirn eines großen Säugetiers "eine zuvor unterschätzte Fähigkeit zur Wiederherstellung des Kreislaufs und bestimmter zellulärer Aktivitäten Stunden nach dem Tod beibehält", sagte der leitende Autor der Studie, Nenad Sestan. Professor für Neurowissenschaften, Vergleichende Medizin, Genetik und Psychiatrie an der Yale School of Medicine in New Haven.
"Die Hauptaussage dieses Befundes ist, dass ... der Zelltod im Gehirn über ein längeres Zeitfenster stattfindet, als wir bisher dachten", sagte Sestan gestern während einer Pressekonferenz. Anstatt über einen Zeitraum von Sekunden oder Minuten nach dem Tod zu geschehen, "zeigen wir, dass ... ein schrittweiser Prozess", und dass in einigen Fällen die Zelltodprozesse verschoben oder sogar umgekehrt werden können, sagte Sestan.
Dennoch betonten die Forscher, dass sie keinerlei Aktivität im Gehirn der Schweine beobachteten, die für eine normale Gehirnfunktion oder Dinge wie Bewusstsein oder Bewusstsein erforderlich wäre. "Dies ist kein lebendes Gehirn", sagte Sestan. "Aber es ist ein zellulär aktives Gehirn."
Die Arbeit könnte Wissenschaftlern neue Möglichkeiten zur Untersuchung des Gehirns bieten und es ihnen ermöglichen, Funktionen im gesamten intakten Gehirn auf eine Weise zu untersuchen, die zuvor nicht möglich war. Dies könnte wiederum Wissenschaftlern helfen, Gehirnkrankheiten oder die Auswirkungen von Hirnverletzungen besser zu verstehen, sagten die Forscher.
Obwohl die aktuelle Studie an Schweinen und nicht an Menschen durchgeführt wurde, sind die Gehirne von Schweinen im Vergleich zu Gehirnen von Nagetieren größer und menschlicher.
"BrainEx"
In der Studie entwickelten die Forscher ein neuartiges System zur Untersuchung intakter postmortaler Gehirne namens BrainEx. Es ist ein Netzwerk von Pumpen, die bei normaler Körpertemperatur eine synthetische Lösung - einen Ersatz für Blut - in die Arterien des Gehirns leiten.
Mit BrainEx untersuchten die Forscher 32 postmortale Schweinegehirne, die aus einer Schweinefleischverarbeitungsanlage stammen (die sonst weggeworfen worden wäre). Die Gehirne wurden 4 Stunden nach dem Tod der Schweine in das BrainEx-System gegeben und 6 Stunden lang mit dem synthetischen Blutersatz "perfundieren" gelassen.
Während dieser Zeit bewahrte das BrainEx-System nicht nur die Struktur der Gehirnzellen und reduzierte den Zelltod, sondern stellte auch eine gewisse Zellaktivität wieder her. Zum Beispiel waren einige Zellen metabolisch aktiv, was bedeutete, dass sie Glucose und Sauerstoff verwendeten und Kohlendioxid produzierten. Andere Zellen reagierten mit einer Entzündungsreaktion, wenn sie mit bestimmten Molekülen stimuliert wurden.
Im Gegensatz dazu zersetzten sich "Kontroll" -Hirne, die nicht mit BrainEx behandelt wurden, schnell.
"Wir können dramatische Unterschiede zwischen den Gehirnen feststellen, die wir mit unserer Technologie behandeln" und den Kontrollgehirnen, sagte Sestan.
Ethische Bedenken
Dr. Neel Singhal, ein Assistenzprofessor für Neurologie an der University of California in San Francisco, der nicht an der Studie beteiligt war, sagte, die Arbeit sei aufgrund einiger der aufgeworfenen ethischen Fragen "zum Nachdenken anregend". Zum Beispiel, obwohl Wissenschaftler weit davon entfernt sind, die Gehirnfunktion bei Menschen mit schweren Hirnverletzungen wiederherzustellen, müssten wir, wenn eine Wiederherstellung der Gehirnaktivität möglich ist, "unsere Definition des Hirntodes ändern", sagte Singhal gegenüber Live Science .
Die Forscher sahen keine Anzeichen von Bewusstsein, noch war dies ein Ziel der Forschung. Tatsächlich enthielt die synthetische Blutlösung mehrere Chemikalien, die die neuronale Aktivität blockieren, die Art von Aktivität, die für das Bewusstsein benötigt würde.
Wenn irgendeine Art von organisierter elektrischer Aktivität - die für das Bewusstsein notwendige - aufgetreten wäre, wären die Forscher bereit, Maßnahmen zu ergreifen, um diese Aktivität durch Anästhesie und Senkung der Gehirntemperatur zu stoppen, sagte der Co-Autor der Studie, Stephen Latham, Direktor von Yale's Interdisziplinäres Zentrum für Bioethik. Mit anderen Worten, Beenden des Experiments, wenn dies passiert ist.
In einem Kommentar, der neben der Studie veröffentlicht wurde, forderten Nita Farahany, Professorin für Recht und Philosophie an der Duke University, und Kollegen mehr Richtlinien zu den ethischen Fragen, die durch die Studie aufgeworfen wurden. Sie stellen "langjährige Annahmen darüber in Frage, was eine Tier - oder ein Mensch - lebt. "
Zu diesen Fragen gehört zunächst, wie das Bewusstsein erkannt wird und wie lange Systeme wie BrainEx ausgeführt werden dürfen.
Zukünftige Arbeit
Da die Studie nur 6 Stunden dauerte, sind weitere Untersuchungen erforderlich, um festzustellen, ob BrainEx das Gehirn länger als diese Zeit erhalten kann.
Darüber hinaus bleiben viele Fragen offen, wie ähnlich dieses Modell der Gehirnumgebung ist. Das System verwendet kein echtes Blut und das Gehirn ist nicht in Flüssigkeit gebadet, da es sich im Schädel befindet, sagte Singhal.
Wenn das System jedoch in der künftigen Hirnforschung eingesetzt werden kann, könnte dies "zu einer völlig neuen Art der Untersuchung des postmortalen Gehirns führen", so Andrea Beckel-Mitchener, die Teamleiterin der BRAIN-Initiative der National Institutes of Health, die das System mitfinanzierte Forschung, sagte in einer Erklärung. "Die neue Technologie eröffnet die Möglichkeit, komplexe Verbindungen und Funktionen von Zellen und Schaltkreisen zu untersuchen, die verloren gehen, wenn Proben auf andere Weise aufbewahrt werden", sagte Beckel-Mitchener. Die Arbeit könnte auch die Erforschung von Möglichkeiten zur Förderung der Wiederherstellung des Gehirns nach einem Verlust des Blutflusses zum Gehirn, beispielsweise während eines Herzinfarkts, anregen.
Dennoch war die Studie nicht annähernd in der Lage, ein Gehirn, ein Schwein oder einen Menschen nach dem Tod wiederzubeleben. "Wenn das Gehirn die Durchblutung verliert, ist es im Grunde genommen so, als ob ein sehr kompliziertes Gebäude nur in eine Million Teile zerfällt", sagte Singhal. Die neue Arbeit legt nahe, dass diese Methode "einen Teil des Fundaments wiederherstellen kann", aber es gibt immer noch die Kathedrale des Gehirns, die auf diesem Fundament errichtet werden soll, sagte er.
