Ώρες μετά τον θάνατο των χοίρων, οι επιστήμονες αποκαθιστούν τη δραστηριότητα των κυττάρων του εγκεφάλου

Σε ένα ριζοσπαστικό πείραμα που έχει ορισμένους ειδικούς που αμφισβητούν τι σημαίνει να είναι “ζωντανός”, οι επιστήμονες έχουν αποκαταστήσει την κυκλοφορία του εγκεφάλου και κάποια δραστηριότητα των κυττάρων στους εγκεφάλους των χοίρων ώρες μετά την αποβίβαση των ζώων σε ένα σφαγείο.

Τα αποτελέσματα, αν και γίνονται σε χοίρους και όχι σε ανθρώπους, προκαλούν τη μακρόχρονη άποψη ότι, μετά το θάνατο, τα κύτταρα του εγκεφάλου υφίστανται ξαφνικές και μη αναστρέψιμες βλάβες.

Αντίθετα, τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν σήμερα (17 Απριλίου) στο περιοδικό Nature , δείχνουν ότι ο εγκέφαλος ενός μεγάλου θηλαστικού “διατηρεί μια προηγουμένως υποεκτιμημένη ικανότητα αποκατάστασης” της κυκλοφορίας και ορισμένων κυτταρικών δραστηριοτήτων ώρες μετά το θάνατο, δήλωσε ο ανώτερος συγγραφέας Nenad Sestan, καθηγητής της Νευροεπιστήμης, της συγκριτικής ιατρικής, της γενετικής και της ψυχιατρικής στην Ιατρική Σχολή του Yale στο New Haven. 

“Η κύρια συνέπεια αυτής της διαπίστωσης είναι ότι … ο κυτταρικός θάνατος στον εγκέφαλο συμβαίνει σε ένα παρατεταμένο χρονικό παράθυρο που προηγουμένως σκεφτήκαμε”, δήλωσε χθες ο Sestan σε συνέντευξη Τύπου. Αντί να συμβαίνει σε μια σειρά δευτερολέπτων ή λεπτών μετά το θάνατο, «δείχνουμε ότι … είναι μια βαθμιαία, σταδιακή διαδικασία» και ότι σε ορισμένες περιπτώσεις οι διαδικασίες κυτταρικού θανάτου μπορούν να αναβληθούν ή και να αντιστραφούν, είπε ο Sestan.

Ακόμα, οι ερευνητές τόνισαν ότι δεν παρατηρούσαν καμία δραστηριότητα στους εγκεφάλους των χοίρων που θα χρειαζόταν για τη φυσιολογική λειτουργία του εγκεφάλου ή για πράγματα όπως η ευαισθητοποίηση ή η συνείδηση . «Δεν είναι ζωντανός εγκέφαλος», είπε ο Sestan. “Αλλά είναι ένας κυτταρικά ενεργός εγκέφαλος.”

Το έργο θα μπορούσε να προσφέρει στους επιστήμονες νέους τρόπους να μελετήσουν τον εγκέφαλο, επιτρέποντάς τους να εξετάσουν λειτουργίες σε ολόκληρο, άθικτο εγκέφαλο με τρόπο που δεν ήταν δυνατό πριν. Αυτό με τη σειρά του θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να καταλάβουν καλύτερα τις ασθένειες του εγκεφάλου ή τις επιπτώσεις της εγκεφαλικής βλάβης , ανέφεραν οι ερευνητές.

Αν και η παρούσα μελέτη έγινε σε χοίρους και όχι σε ανθρώπους, οι εγκεφαλικοί χοίροι είναι μεγαλύτεροι και πιο ανθρώπινοι σε σύγκριση με τους εγκεφάλους των τρωκτικών.

Στη μελέτη, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα νέο σύστημα για τη μελέτη άθικτων, μεταθανάτιων εγκεφάλων, που ονομάστηκαν BrainEx. Είναι ένα δίκτυο αντλιών που διοχετεύουν μια συνθετική λύση – ένα υποκατάστατο αίματος – στις αρτηρίες του εγκεφάλου σε κανονική θερμοκρασία σώματος.

Με τη χρήση του BrainEx, οι ερευνητές μελέτησαν 32 εγκέφαλους χοίρων μετά τον τοκετό που ελήφθησαν από μια εγκατάσταση επεξεργασίας χοιρινού κρέατος (η οποία διαφορετικά θα απορρίφθηκε). Οι εγκέφαλοι τοποθετήθηκαν στο σύστημα BrainEx 4 ώρες μετά το θάνατο των χοίρων και αφέθηκαν να «διαχυθούν» με το συνθετικό υποκατάστατο αίματος για 6 ώρες.

Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει ένα σύστημα που ονομάζεται BrainEx το οποίο διατηρεί και ακόμη και αποκαθιστά τη δραστηριότητα των εγκεφαλικών κυττάρων στους εγκεφάλους των χοίρων μετά το θάνατο.  Πάνω, εικόνες εγκεφαλικών κυττάρων με νευρώνες που εμφανίζονται σε πράσινο, αστροκύτταρα (ένας τύπος κυττάρου υποστήριξης στον εγκέφαλο) με κόκκινο χρώμα και κυτταρικοί πυρήνες με μπλε χρώμα.  Μετά το θάνατο, οι νευρώνες και τα αστροκύτταρα υποβάλλονται σε κυτταρική αποσύνθεση χωρίς καμία θεραπεία (αριστερά), αλλά εάν οι εγκέφαλοι τοποθετούνται στο σύστημα BrainEx, τα κύτταρα αυτά σώζονται (δεξιά).

Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει ένα σύστημα που ονομάζεται BrainEx το οποίο διατηρεί και ακόμη και αποκαθιστά τη δραστηριότητα των εγκεφαλικών κυττάρων στους εγκεφάλους των χοίρων μετά το θάνατο. Πάνω, εικόνες εγκεφαλικών κυττάρων με νευρώνες που εμφανίζονται σε πράσινο, αστροκύτταρα (ένας τύπος κυττάρου υποστήριξης στον εγκέφαλο) με κόκκινο χρώμα και κυτταρικοί πυρήνες με μπλε χρώμα. Μετά το θάνατο, οι νευρώνες και τα αστροκύτταρα υποβάλλονται σε κυτταρική αποσύνθεση χωρίς καμία θεραπεία (αριστερά), αλλά εάν οι εγκέφαλοι τοποθετούνται στο σύστημα BrainEx, τα κύτταρα αυτά σώζονται (δεξιά).

Πίστωση: Stefano G. Daniele & Zvonimir Vrselja; Sestan Laboratory; Yale School of Medicine

Κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου, το σύστημα BrainEx όχι μόνο διατήρησε τη δομή των κυττάρων του εγκεφάλου και μείωσε τον κυτταρικό θάνατο, αλλά και αποκατέστησε κάποια κυτταρική δραστηριότητα. Για παράδειγμα, ορισμένα κύτταρα ήταν μεταβολικά δραστικά, δηλαδή χρησιμοποίησαν γλυκόζη και οξυγόνο και παρήγαγαν διοξείδιο του άνθρακα. Άλλα κύτταρα αντιδρούν με φλεγμονώδη απόκριση όταν διεγείρονται με ορισμένα μόρια.

Αντίθετα, οι εγκεφάλοι “ελέγχου” που δεν υποβλήθηκαν σε θεραπεία με BrainEx αποσυντέθηκαν γρήγορα.

“Μπορούμε να δούμε δραματικές διαφορές μεταξύ των εγκεφάλων που θεραπεύουμε με την τεχνολογία μας” και εγκεφάλους ελέγχου, είπε ο Sestan.

Ο δρ. Neel Singhal, βοηθός καθηγητής νευρολογίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας του Σαν Φρανσίσκο, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη, δήλωσε ότι το έργο ήταν “πρόκληση σκέψης”, λόγω ορισμένων από τα θέματα δεοντολογίας που τέθηκαν. Για παράδειγμα, αν και οι επιστήμονες απέχουν πολύ από το να είναι σε θέση να αποκαταστήσουν τη λειτουργία του εγκεφάλου σε άτομα με σοβαρούς εγκεφαλικούς τραυματισμούς, αν είναι δυνατή κάποια αποκατάσταση της εγκεφαλικής δραστηριότητας, τότε θα πρέπει να αλλάξουμε τον ορισμό του εγκεφαλικού θανάτου . .

Οι ερευνητές δεν είδαν κανένα σημάδι συνείδησης , ούτε ήταν ένας στόχος της έρευνας. Στην πραγματικότητα, η συνθετική λύση αίματος περιελάμβανε διάφορες χημικές ουσίες που εμποδίζουν τη νευρική δραστηριότητα, το είδος δραστηριότητας που θα χρειαζόταν για τη συνείδηση.

Επιπλέον, αν είχαν εμφανιστεί οποιεσδήποτε οργανωμένες ηλεκτρικές δραστηριότητες – το είδος που χρειάστηκε για τη συνείδηση ​​- οι ερευνητές ήταν έτοιμοι να αναλάβουν δράση για να σταματήσουν αυτή τη δραστηριότητα χρησιμοποιώντας αναισθησία και μειώνοντας τη θερμοκρασία του εγκεφάλου, δήλωσε ο συνεργάτης Stephen Latham, διευθυντής του Yale’s Διεπιστημονικό Κέντρο Βιοηθικής. Με άλλα λόγια, τερματίζοντας το πείραμα, αν συμβεί αυτό.

Σε ένα σχόλιο που δημοσιεύθηκε μαζί με τη μελέτη, η Nita Farahany, καθηγητής του δικαίου και της φιλοσοφίας στο πανεπιστήμιο Duke, και οι συνάδελφοί του ζήτησαν περισσότερες κατευθυντήριες γραμμές σχετικά με τα ηθικά ζητήματα που τέθηκαν από τη μελέτη, τα οποία λένε ότι “θέτει υπό αμφισβήτηση τις μακροχρόνιες υποθέσεις ζώο – ή άνθρωπος – ζωντανός “.

Τέτοια ζητήματα περιλαμβάνουν τον τρόπο ανίχνευσης της συνείδησης και πόσο θα πρέπει να επιτρέπεται η εκτέλεση συστημάτων όπως το BrainEx.

Επειδή η μελέτη διήρκεσε μόνο 6 ώρες, χρειάζεται περισσότερη έρευνα για να μάθει εάν το BrainEx μπορεί να διατηρήσει τους εγκεφάλους για περισσότερο από αυτό το διάστημα.

Επιπλέον, παραμένουν πολλά ερωτήματα σχετικά με το πόσο παρόμοιο είναι αυτό το μοντέλο με το περιβάλλον του εγκεφάλου. Το σύστημα δεν χρησιμοποιεί πραγματικό αίμα και ο εγκέφαλος δεν λούζεται σε υγρό όπως είναι μέσα στο κρανίο, είπε ο Σιγιάλ.

Αλλά εάν το σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη μελλοντική έρευνα στον εγκέφαλο, αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε έναν εντελώς νέο τρόπο μελέτης του μεταθανάτιου εγκεφάλου, Andrea Beckel-Mitchener, επικεφαλής της ομάδας στην Πρωτοβουλία BRAIN της National Institutes of Health, η οποία συγχρηματοδότησε έρευνα, δήλωσε σε δήλωση . “Η νέα τεχνολογία ανοίγει ευκαιρίες για να εξετάσει σύνθετες συνδέσεις κυττάρων και κυκλωμάτων και λειτουργίες που χάνονται όταν τα δείγματα διατηρούνται με άλλους τρόπους”, δήλωσε ο Beckel-Mitchener. Το έργο θα μπορούσε επίσης να διεγείρει την έρευνα σχετικά με τρόπους για την προώθηση της ανάκτησης του εγκεφάλου μετά από απώλεια ροής αίματος στον εγκέφαλο, όπως κατά τη διάρκεια καρδιακής προσβολής.

Ακόμα, η μελέτη δεν έφτασε κοντά στο να μπορέσει να αναζωογονήσει έναν εγκέφαλο, χοίρο ή άνθρωπο, μετά το θάνατο. “Βασικά, όταν ο εγκέφαλος χάσει την κυκλοφορία, είναι σαν ένα πολύ περίπλοκο κτίριο μόλις [άρχισε] να σπάει σε ένα εκατομμύριο κομμάτια”, ανέφερε ο Singhal. Το νέο έργο υποδηλώνει ότι αυτή η μέθοδος “μπορεί να αποκαταστήσει μερικά από τα θεμέλια”, αλλά εξακολουθεί να υπάρχει ο καθεδρικός ναός του εγκεφάλου που θα χτιστεί πάνω από αυτό το ίδρυμα, είπε.

πηγή: livescience.com