Группа ученых под руководством Ненада Сестана из Йельского университета разработала высокотехнологичную систему для защиты изолированного головного мозга от быстрого разрушения, а также раствор для питания мозга и специальную хирургическую процедуру для его выделения. Они провели успешный эксперимент со свиными мозгами, доказав, что определенные функции мозга могут сохраняться через продолжительное время после смерти и существует как минимум частичная возможность их восстановления. 17 апреля в журнале Nature была опубликована статья об этой работе. Справедливости ради, авторы сообщали о своих экспериментах на собрании этического комитета Национальных институтов здоровья США в апреле 2018 года, но тогда подробности не разглашались.
Головной мозг многих млекопитающих высокочувствителен к отсутствию кислорода. После прекращения циркуляции крови в течение нескольких минут в нем начинается процесс омертвления клеток и повреждения нервных волокон.
Разработанная учеными система, именуемая BrainEx (BEx), способна поддерживать в мозге циркуляцию специального раствора для перфузии (прохождение крови через сосудистую систему органов и тканей организма), которая сходна по параметрам с физиологической. В частности, аппарат позволяет поддерживать 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 поддерживается относительная влажность 95 процентов, чтобы орган не пересыхал и не «купался в жидкости». Раствор для перфузии создан на основе гемоглобина, без клеточных элементов, и насыщен эхогенными веществами для облегчения исследований.
Еще перед подключением свиного мозга к системе BEx, ученые заметили, что специфические клеточные функции продолжают работать: ткани реагировали на фармакологические и иммунологические пробы, регистрировалась 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. Это само по себе уже является весьма полезным открытием.
На последнем этапе ученые работали с 32 свиными мозгами, всего же для экспериментов они использовали около трехсот голов свиней в возрасте шести-восьми месяцев, которые они получали с мясоперерабатывающих предприятий.
Мозги подключали к системе BEx через четыре часа после смерти, время наблюдения составляло шесть часов. То есть, мозг жил вне тела животного 10 часов после смерти.
В подключенных к системе мозгах сохранялась анатомическая и клеточная структура, сосуды обеспечивали циркуляцию питательного раствора. Более того, восстанавливалась функция нейроглии, поддерживались метаболизм тканей и электрическая активность нейронов. Впрочем, сохранность клеток и волокон в разных отделах мозга отличалась. Так, в области СА1 гиппокампа, особенно чувствительном к отсутствию кислорода, признаки вакуолизации, повреждения мембран и цитоплазматического лизиса наблюдались уже через час после смерти. В то же время ученые отмечают, что электроэнцефалография не показывала электрическую активность в головном мозге, что говорит об отсутствии сознания и восприятия.
В выводах к своей работе авторы отмечают, что их технология потенциально может помочь наводить мосты между клиническими исследованиями и теоретической неврологией. Также в своей работе ученые поднимают новые этические вопросы: требуются четкие стандарты, которые предотвратят вероятность восстановления сознания и других функций головного мозга во время проведения таких исследований. Решив этические проблемы, исследователи рассчитывают перейти к следующему этапу исследований с человеческими мозгами.
Ранее говорилось, что конечной целью является создание полной «карты» соединений между клетками человеческого мозга, что должно обеспечить более полное и точное понимание всех происходящих там процессов. Потенциально работа в этом направлении может привести к значительным открытиям и серьезно продвинуть мировую медицину вперед в лечении таких нейродегенеративных заболеваний как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.