Onderzoekers houden varkenshersenen buiten het lichaam in leven

Hanna Barczyk

In een stap die de definitie van dood zou kunnen veranderen, hebben onderzoekers de bloedsomloop in de hersenen van onthoofde varkens hersteld en de gereanimeerde organen wel 36 uur in leven gehouden.

De prestatie biedt wetenschappers een nieuwe manier om intacte hersenen in het laboratorium in verbluffende details te bestuderen. Maar het opent ook een bizarre nieuwe mogelijkheid in levensverlenging, mochten menselijke hersenen ooit buiten het lichaam op levensondersteuning worden gehouden.

Het werk werd op 28 maart beschreven tijdens een bijeenkomst in de National Institutes of Health om ethische kwesties te onderzoeken die zich voordoen wanneer Amerikaanse neurowetenschappelijke centra de grenzen van de hersenwetenschap verkennen.

Tijdens het evenement onthulde de neurowetenschapper Nenad Sestan van de Yale University dat een team dat hij leidt, had geëxperimenteerd met tussen de 100 en 200 varkenshersenen die waren verkregen uit een slachthuis, waarbij hun bloedsomloop werd hersteld met behulp van een systeem van pompen, verwarmingen en zakken met kunstbloed die waren opgewarmd tot lichaamstemperatuur.

Varkens worden vaak gebruikt als model voor transplantatieonderzoek. Een nieuw project probeert hun hersenen na de dood te behouden. Carsten Koall | Getty

Er was geen bewijs dat de onstoffelijke varkenshersenen weer bij bewustzijn kwamen. Echter, in wat Sestan een verbijsterend en onverwacht resultaat noemde, bleken miljarden individuele cellen in de hersenen gezond en in staat tot normale activiteit.

Sestan werd gisteren telefonisch bereikt en weigerde verder in te gaan op de vraag of hij de resultaten had ingediend voor publicatie in een wetenschappelijk tijdschrift en dat het niet de bedoeling was dat zijn opmerkingen openbaar zouden worden.

Sinds afgelopen voorjaar gonst echter een steeds groter wordende kring van wetenschappers en bio-ethici over het Yale-onderzoek, dat een doorbraak inhoudt in het herstel van de microcirculatie - de zuurstoftoevoer naar kleine bloedvaten, ook die diep in de hersenen.

Deze hersenen kunnen beschadigd zijn, maar als de cellen leven, is het een levend orgaan, zegt Steve Hyman, directeur van psychiatrisch onderzoek aan het Broad Institute in Cambridge, Massachusetts, die een van degenen was die over het werk werd geïnformeerd. Het is extreem technisch, maar niet veel anders dan het conserveren van een nier.

Hyman zegt dat de gelijkenis met technieken voor het bewaren van organen zoals harten of longen voor transplantatie ertoe kan leiden dat sommigen de technologie ten onrechte zien als een manier om de dood te voorkomen. Het kan zo ver komen dat in plaats van dat mensen zeggen: 'Bevries mijn hersens', ze zeggen: 'Haal me op en zoek een lichaam voor me', zegt Hyman.

Die hoop is misplaatst, althans voorlopig. Het transplanteren van een brein in een nieuw lichaam is volgens Hyman in de verste verte niet mogelijk.

Hersenen in een emmer

Het Yale-systeem, BrainEx genaamd, omvat het verbinden van hersenen met een gesloten lus van buizen en reservoirs die een rode perfusievloeistof circuleren, die zuurstof naar de hersenstam, de cerebellaire slagader en gebieden diep in het centrum van de hersenen kan transporteren. .

Ik denk dat veel mensen naar slachthuizen zullen gaan om hoofden te krijgen en erachter te komen.

In zijn presentatie aan de NIH-functionarissen en ethische experts zei Sestan dat de techniek waarschijnlijk bij elke soort zou werken, inclusief primaten. Dit is waarschijnlijk niet uniek voor varkens, zei hij.

De Yale-onderzoekers, die ongeveer vier jaar geleden aan de techniek begonnen te werken en daarvoor NIH-financiering zoeken, handelden vanuit de wens om een ​​uitgebreide atlas van verbindingen tussen menselijke hersencellen te bouwen.

Sommige van deze verbindingen strekken zich waarschijnlijk uit over grote delen van de hersenen en zouden dus gemakkelijker kunnen worden getraceerd in een compleet, intact orgaan.

Sestan erkende dat chirurgen van Yale hem al hadden gevraagd of de hersensparende technologie medische toepassingen zou kunnen hebben. Ontlichaamde menselijke hersenen, zei hij, zouden proefkonijnen kunnen worden voor het testen van exotische kankerbehandelingen en speculatieve behandelingen van Alzheimer die te gevaarlijk zijn om op de levenden te proberen.

De opzet, die voor de grap het brein in een emmer werd genoemd, zou snel ernstige ethische en juridische vragen oproepen als het op een mens zou worden uitgeprobeerd.

Als de hersenen van een persoon bijvoorbeeld buiten het lichaam zouden worden gereanimeerd, zou die persoon dan wakker worden in wat zou neerkomen op de ultieme sensorische deprivatiekamer, zonder oren, ogen of een manier om te communiceren? Zou iemand herinneringen, een identiteit of wettelijke rechten behouden? Kunnen onderzoekers zo'n brein ethisch ontleden of wegdoen?

Het brein in een pot-scène uit de komedie uit 1983 De man met twee hersens . Hoewel voer voor grappen, terwijl de technologie voor hersenbehoud voortschrijdt, nemen medische ethici het serieus. Stroomlijnen | 'De man met twee hersens' (1983)

Omdat federale veiligheidsvoorschriften van toepassing zijn op mensen en niet op dode weefsels, is het ook onzeker of de Amerikaanse Food and Drug Administration enige zeggenschap zou hebben over de vraag of wetenschappers een dergelijke reanimatieprocedure zouden kunnen proberen.

Er zullen veel rare vragen zijn, zelfs als het geen brein in een doos is, zei een adviseur van de NIH die niet officieel wilde spreken. Ik denk dat veel mensen naar slachthuizen zullen gaan om hoofden te krijgen en erachter te komen.

Sestan zei dat hij zich zorgen maakte over hoe de technologie zou worden ontvangen door het publiek en door zijn collega's. Mensen zijn gefascineerd. We moeten oppassen hoe gefascineerd, zei hij.

comateuze toestand

Het is algemeen bekend dat een comateuze hersenen minstens tientallen jaren in leven kunnen worden gehouden. Dat is het geval met hersendode mensen wiens families ervoor kiezen om ze vast te houden aan ventilatiemachines.

Minder goed onderzocht zijn kunstmatige middelen om een ​​brein volledig gescheiden te houden van zijn lichaam. Er zijn eerdere pogingen geweest, waaronder: een rapport uit 1993 waarbij knaagdieren betrokken zijn, maar het team van Sestan is de eerste die dit met een groot zoogdier heeft bereikt, zonder koude temperaturen en met zulke veelbelovende resultaten.

Verwant verhaal

Verwant verhaal Een technologie om organen buiten het lichaam in leven te houden, redt levens. En ethische discussies uitlokken.

Aanvankelijk was de Yale-groep onzeker of een ex vivo brein waarin de bloedsomloop was hersteld, weer bij bewustzijn zou komen. Om die vraag te beantwoorden, controleerden de wetenschappers op tekenen van complexe activiteit in de varkenshersenen met behulp van een versie van EEG of elektroden die op het hersenoppervlak werden geplaatst. Deze kunnen elektrische golven opvangen die een weerspiegeling zijn van brede hersenactiviteit die op gedachten en sensaties wijst.

Aanvankelijk, zei Sestan, dachten ze dat ze dergelijke signalen hadden gevonden, die zowel alarm als opwinding in het laboratorium veroorzaakten, maar later stelden ze vast dat die signalen artefacten waren die door nabijgelegen apparatuur waren gecreëerd.

Sestan zegt nu dat de organen een vlakke hersengolf produceren die gelijk staat aan een comateuze toestand, hoewel het weefsel zelf er verrassend goed uitziet en, als het eenmaal is ontleed, de cellen normaal lijkende patronen produceren.

Het gebrek aan bredere elektrische activiteit kan onomkeerbaar zijn als het te wijten is aan schade en celdood. De hersenen van de varkens werden ongeveer vier uur nadat de dieren waren onthoofd aan het BrainEx-apparaat bevestigd.

Het kan echter ook te wijten zijn aan chemicaliën die het Yale-team aan de bloedvervanging heeft toegevoegd om zwelling te voorkomen, die ook de activiteit van neuronen ernstig dempen. Je moet begrijpen dat we zoveel kanaalblokkers in onze oplossing hebben, vertelde Sestan aan de NIH. Dit is waarschijnlijk de verklaring waarom we [geen] signaal krijgen.

Sestan vertelde de NIH dat het denkbaar is dat de hersenen voor onbepaalde tijd in leven kunnen worden gehouden en dat er stappen kunnen worden ondernomen om het bewustzijn te herstellen. Hij zei dat zijn team ervoor had gekozen om het ook niet te proberen, omdat dit onbekend terrein is.

Dat dierenbrein is zich nergens van bewust, daar heb ik alle vertrouwen in, zei Sestan, hoewel hij zijn bezorgdheid uitte over hoe de techniek in de toekomst door anderen zou kunnen worden gebruikt. Hypothetisch neemt iemand deze technologie, maakt deze beter en herstelt iemands [hersen]activiteit. Dat is het herstellen van een mens. Als die persoon een geheugen heeft, zou ik helemaal in paniek raken.

Hersenexperimenten

Bewustzijn is niet nodig voor het soort experimenten met hersenverbindingen dat wetenschappers hopen uit te voeren op levende ex vivo hersenen. De EEG-hersenactiviteit is een vlakke lijn, maar er blijven veel andere dingen tikken, zegt Anna Devor, een neurowetenschapper aan de University of California, San Diego, die bekend is met het Yale-project.

Devor denkt dat de mogelijkheid om te werken aan intacte, levende hersenen erg leuk zou zijn voor wetenschappers die werken aan het bouwen van een hersenatlas. De hele kwestie van de dood is een grijze zone, zegt ze. Maar we moeten onthouden dat het geïsoleerde brein niet hetzelfde is als andere organen, en we moeten het behandelen met hetzelfde niveau van respect dat we aan een dier geven.

Vandaag in het journaal Natuur , 17 neurowetenschappers en bio-ethici, waaronder Sestan, gepubliceerd een redactie met het argument dat experimenten op menselijk hersenweefsel speciale beschermingen en regels kunnen vereisen.

Verwant verhaal

Verwant verhaal Nectome zal je hersenen behouden, maar je moet eerst worden geëuthanaseerd.

Ze identificeerden drie categorieën hersensurrogaten die nieuwe zorgen oproepen. Deze omvatten hersenorganoïden (klodders zenuwweefsel ter grootte van een rijstkorrel), mens-dier chimeren (muizen waaraan menselijk hersenweefsel is toegevoegd) en ex vivo menselijk hersenweefsel (zoals stukjes hersenen die tijdens een operatie zijn verwijderd).

Ze suggereerden verder een verscheidenheid aan ethische veiligheidsmaatregelen, zoals het drogeren van dieren die menselijke hersencellen bezitten, zodat ze in een comateuze hersentoestand blijven.

Hyman, die de brief ook ondertekende, zegt dat hij dat met tegenzin deed, omdat hij de meeste scenario's overdreven of onwaarschijnlijk vindt. Het is nauwelijks mogelijk dat een kleine hersenorganoïde iets voelt of denkt, zegt hij.

Het enige type onderzoek waarvan hij denkt dat het snelle actie nodig heeft om verkeersregels op te stellen, is Sestans niet-gepubliceerde hersenbehoudtechniek (die de Natuur redactie niet besproken). Als mensen de menselijke hersenen post mortem in leven willen houden, is dat een urgenter en realistischer probleem, zegt Hyman. Aangezien het met een varkensbrein kan, zouden er richtlijnen moeten komen voor menselijk weefsel.

zich verstoppen