(NPG Press/YouTube) Zum ersten Mal ist es Wissenschaftlern gelungen, toten Gehirnen wieder Leben einzuhauchen. Mit einem neuen System haben Neurowissenschaftler einige zelluläre und molekulare Funktionen im Gehirn von Schweinen wiederhergestellt, die vier Stunden lang tot waren.
Es ist eine enorme Leistung, die eine neue Art der Untersuchung des postmortalen Gehirns ankündigt. Es könnte sogar zu neuen Behandlungsmöglichkeiten für den durch Hirnschäden und Krankheiten verursachten Zelltod führen.
Seit Mary Shelleys Science-Fiction-Roman Frankenstein Als das Gehirn erstmals 1818 auf die Welt kam, träumten die Menschen davon, das Leben wieder ins Leben zu rufen. Das ist, um ganz klar zu sein, nicht das, was wir hier sehen.
Vielmehr ist die Moderner Pigmetheus war ein Versuch herauszufinden, was im Gehirn passiert, wenn der Blutfluss stoppt, und ob der Zelltod so unvermeidlich ist, wie es schien.
„Das Gehirn reagiert sehr empfindlich auf Veränderungen des Sauerstoffgehalts und Unterbrechungen des Blutflusses“, erklärte der Neurowissenschaftler Nenad Sestan von der Yale University in einer Pressekonferenz.
„Mehrere Beobachtungen aus unserem Labor und anderen haben jedoch die Vorstellung in Frage gestellt, dass ein weit verbreiteter Zelltod Minuten oder sogar Stunden nach dem Stoppen des Blutflusses unvermeidbar ist.“ Beispielsweise können lebende Zellen aus postmortalen Gehirnen entnommen und in einer Schale kultiviert werden. Dies deutet darauf hin, dass das postmortale Gehirn möglicherweise die Fähigkeit zur Wiederbelebung besitzt.'
Er und sein Team entwickelten ein System namens Brain Ex - was Gehirn bedeutet Ex-vivo - bestehend aus drei Teilen.
Der erste Teil ist eine synthetische Lösung, die bei Körpertemperaturen um 37 Grad Celsius auf ähnliche Weise wie das Herz durch das Gehirn gepumpt werden soll – Perfusion.
Der zweite Teil ist das Perfusionsgerät selbst, das die Lösung pumpt und die Stützorgane nachahmt. Der letzte Teil ist die Operationstechnik, die die Isolierung des Gehirns ermöglicht.
Vereinfachtes Schema von BrainEx. (Vrselja et al., Nature, 2019)
Anschließend beschaffte das Team 32 Schweinehirne aus einer Lebensmittelverarbeitungsanlage, sodass für die Forschung keine Tiere getötet werden mussten, und wandte das Gehirn an Ex Technologie vier Stunden nach dem Tod, um die Auswirkungen einer längeren Hirnverletzung zu modellieren.
Die Gehirne wurden sechs Stunden lang perfundiert. Zu diesem Zeitpunkt konnte das Team einen deutlichen Unterschied zwischen den Gehirntypen beobachten Ex Gehirne und die Kontrollgehirne, die entweder nicht behandelt wurden oder mit einer Kontrolllösung perfundiert wurden.
„Wir haben herausgefunden, dass die Gewebe- und Zellstruktur erhalten bleibt und der Zelltod reduziert wird“, sagte Sestan.
„Darüber hinaus wurden einige molekulare und zelluläre Funktionen wiederhergestellt, darunter die Glia- und Gefäßreaktion auf Reize sowie die spontane synaptische Aktivität zusammen mit einem aktiven globalen Stoffwechsel.“
(Stefano G. Daniele & Zvonimir Vrselja; Sestan Laboratory; Yale School of Medicine)
Über: Nach 10 Stunden: links ein unbehandeltes Gehirn, rechts BrainEx. Grün sind Neuronen, Rot sind Astrozyten, Blau sind Zellkerne.
Es gab jedoch keinerlei Anzeichen für die organisierte globale Aktivität, die für eine normale Gehirnfunktion erforderlich ist Bewusstsein . Das Team betonte nachdrücklich, dass dies nicht nur nicht das Ziel der Forschung sei, sondern dass es die Forschung hätte abbrechen müssen, wenn es irgendeinen Hinweis auf eine organisierte globale Aktivität gegeben hätte.
Tatsächlich hatten sie Anästhesie- und Beendigungsprotokolle für den Fall bereit, dass das Bewusstsein erkannt wurde, und das Gehirn Ex Die Perfusatlösung enthielt einen neuronalen Aktivitätsblocker.
„Das ist völlig neu und es gibt keinerlei institutionelle Aufsicht“, sagte der Bioethiker Stephen Latham von der Yale University.
„Das ist keine Tierversuche, denn das Gehirn stammt von einem bereits toten Tier.“ Aber wenn das Bewusstsein irgendwie im Gehirn induziert würde, hätten wir keine Ethikkommissionen … die dazu befugt wären, auch nur darüber nachzudenken, wie man die Art von Kompromissen einhält, die man macht, wenn man an Menschen oder Tieren forscht.“
Die Ergebnisse zeigen uns, dass das Gehirn eine viel größere Kapazität zur Wiederherstellung der Zellfunktion hat, als wir wussten. Und es könnte beispielsweise zu einem verbesserten Instrumentarium zur Behandlung von Schlaganfällen, Traumata oder anhaltendem Sauerstoffmangel führen.
Und es bietet eine neue Möglichkeit, das postmortale Gehirn zu untersuchen. Forscher könnten Brain nutzen Ex um die Auswirkungen von Verletzungen auf die Dynamik des Gehirns oder die Wirkung bestimmter Medikamente zu untersuchen. Oder einfach nur die Dynamik des Gehirns großer Säugetiere selbst, was in lebenden Organismen ziemlich schwierig ist.
„Unsere Technologie bedarf weiterer Entwicklung, Optimierung und Implementierung, einschließlich Studien mit längeren Perfusionszeiten.“ „Dieser experimentelle Ansatz hat möglicherweise breitere Anwendungsmöglichkeiten als die hier beschriebenen und könnte möglicherweise dazu beitragen, die Lücke zwischen der Grundlagenforschung in der Neurowissenschaft und der klinischen Forschung zu schließen, insbesondere wenn es um das menschliche Gehirn geht“, schrieben die Forscher in ihrer Arbeit .
„Zukünftige Studien und Überlegungen werden die weitere Entwicklung und Implementierung dieser Technologie vorantreiben, um umfassende wissenschaftliche Fragen im großen Gehirn von Säugetieren zu untersuchen.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .