nplus1.ru

Ученые восстановили функции мозга свиньи через четыре часа после смерти

электрофизиологическую активность спустя длительное время после смерти. Известно,

что митохондрии коры головного мозга человека

Группа ученых под руководством Ненада Сестана (Nenad Sestan)

из Йельского университета разработала высокотехнологичную систему для защиты изолированного

головного мозга от быстрого разрушения, а также раствор для питания мозга и специальные

хирургическую процедуру для его выделения. Исследователи показали, что

определенные функции мозга могут сохраняться через продолжительное время после

смерти и существует как минимум частичная возможность их восстановления.

Система, которую авторы назвали BrainEx (BEx), может

поддерживать в головном мозге циркуляцию специального раствора для перфузии,

которая сходна по параметрам с физиологической. При помощи аппарата можно

проводить перфузию с давлением 20–140 миллиметров ртутного столба, частотой

40–180 ударов в минуту и температурой 3–42 градуса Цельсия. Система снабжена

механизмами для обогащения раствора кислородом и очищения от токсинов. Мозг помещается в сферическую камеру, в которой поддерживалась относительная влажность 95 процентов, чтобы орган не пересыхал и не «купался в жидкости». Ученые

создали раствор для перфузии на основе гемоглобина, без клеточных элементов. Для

облегчения исследований в нее были добавлены эхогенные вещества. Хирургическая

процедура, которую разработали авторы, заключалась в выделении головного мозга

и его сосудов на уровне выше продолговатого мозга.

Схема устройства системы BrainEx

Sestan et al. / Nature, 2019

Поделиться

Для экспериментов ученые использовали около трехсот голов

свиней в возрасте шести-восьми месяцев, которые они получали с мясоперерабатывающих

предприятий. После наладки технологии в исследовании использовались 32 свиных

мозга. Ученые выделили четыре экспериментальных группы: перфузия с контрольной

жидкостью, перфузия с жидкостью BEx,

без перфузии и мозги, исследованные через час после смерти. Мозги подключали к

системе BEx через четыре часа после

смерти, время наблюдения составляло шесть часов, соответственно, мозг жил 10

часов после смерти.

Исследуя мозг свиньи перед подключением к системе, ученые

обнаружили, что специфические клеточные функции сохранены: ткани реагировали на

фармакологические и иммунологические пробы, отмечалась спонтанная активность

синапсов и активный метаболизм при отсутствии деятельности мозга. Исходя из

этого, ученые отметили, что способность восстановления функций мозга крупных

млекопитающих при определенных условиях недооценена.

В мозгах, подключенных к системе с раствором для перфузии BEx, сохранялась

анатомическая и клеточная структура, сосуды обеспечивали циркуляцию питательного

раствора, восстанавливалась функция нейроглии, поддерживались метаболизм тканей

и электрическая активность нейронов. Ученые

обнаружили, что сохранность клеток и волокон в разных отделах мозга отличалась.

Так, в поле СА1 гиппокампа, особенно чувствительном к отсутствию кислорода, наблюдались

признаки вакуолизации, повреждения мембран и цитоплазматического лизиса даже

при исследовании через час после смерти. В тканях мозгов, через которые

пропускали контрольный раствор, наблюдалось быстрое разрушение.

Иммунофлуоресцентная окраска нейронов (зеленый), астроцитов (красный) и клеточных ядер (синий) в поле CA3 гиппокампа в головном мозге, остававшемся без перфузии (слева) и получавшем перфузию при помощи технологии BrainEx. В мозге, не получавшем раствор для перфузии, астроциты и нейроны подверглись разрушению.

Sestan et al. / Nature, 2019

Поделиться

Ученые указывают, что при помощи внутричерепной

электроэнцефалографии не удавалось обнаружить глобальную электрическую активность

в головном мозге, что говорит об отсутствии сознания и восприятия.

«Это направление исследований могло бы привести к появлению

нового метода посмертного изучения головного мозга. Новая технология открывает

возможности изучать сложные взаимодействия клеток и сетей нейронов, которые

теряются при других способах сохранения тканей. Также она могла бы стимулировать

исследования по разработке методов восстановления мозга после прекращения

кровоснабжения мозга, например, при инфаркте миокарда», — сообщила Андреа

Бекель-Митченер (Andrea Beckel-Mitchener), лидер проекта

Исследование мозга путем продвижения инновационных нейротехнологий (BRAIN Initiative) Национальных

институтов здоровья США в пресс-релизе организации.

В выводах ученые пишут, что их технология потенциально может

помочь наводить мосты между клиническими исследованиями и теоретической неврологией.

Также они отмечают, что новые возможности поднимают новые этические вопросы:

требуются четкие стандарты, которые предотвратят вероятность восстановления сознания

и других функций головного мозга, поддержание которых может неумышленно вызвать

страдание.

Почти все о методах изучения тканей головного мозга ex vivo можно узнать из нашего большого материала «Из головы вон». Также ранее ученые описали гибель

нейронов в головном мозге в результате того, что клетки микроглии не

справлялись устранением нейронов, которые погибли ранее. В 2017 году врачи рассказали,

как смогли частично восстановить сознание человека, который провел 15 лет в

вегетативном состоянии, но умолчали о его скорой

гибели, не связанной с лечением. Кроме того, нам теперь известна формула хорошей смерти: соблюдение пожеланий умирающего, безболезненность и эмоциональное

благополучие.

Андрей Украинский