دانشمندان مغز خوک‌ها را تا چند ساعت پس از مرگ زنده نگاه داشتند

پژوهشگران در دستاوردی چالش‌برانگیز، مغزهای جداشده‌ی خوک‌ها را تا ۴ ساعت پس از کشتار، زنده نگه داشتند. آن‌ها اگرچه از بازیابی هشیاری بازماندند، ولی سوالاتی را درمورد اخلاقیات این رویکرد و حتی طبیعت خود مرگ به‌وجود آوردند. تعاریف قانونی و پزشکی حاضر از مرگ پروتکل‌های احیاء افراد و پیوند عضو را هدایت می‌کند.

پژوهشگران دانشگاه ییل در نیوهیون، این اندام‌ها را در سیستم پمپ‌کننده‌ی محلول جایگزین خون قرار دادند. این تکنیک موجب بازیابی برخی از عملکردهای حیاتی نظیر توانایی سلول‌ها برای تولید انرژی و برداشت مواد زائد شد و به حفظ ساختارهای داخلی مغز کمک کرد. جزئیات آزمایش‌های انجام‌شده روی مغز خوک‌ها در مجله‌ی Nature گزارش شده است.

در اکثر کشورها، یک فرد ازلحاظ قانونی زمانی مرده درنظر گرفته می‌شود که فعالیت مغزی او متوقف شود یا اینکه قلب و ریه‌های او از کار بیفتند. مغز نیاز به مقدار زیادی خون، اکسیژن و انرژی دارد و تصور می‌شود حتی اگر برای چند دقیقه هم بدون حمایت این سیستم‌های حیاتی بماند، آسیب‌های برگشت‌ناپذیری به آن وارد می‌شود.

از اوایل قرن بیستم، دانشمندان آزمایشاتی انجام می‌دادند که در آن‌ها مغز جانوران را تا مدت کوتاهی پس از توقف قلب زنده نگه می‌داشتند. آن‌ها این کار را با خنک کردن مغز و پمپاژ خون یا جایگزین خون انجام می‌دادند. اما این موضوع که نحوه‌ی عملکرد مغز در این دوره به چه صورت بود، مشخص نیست. برخی مطالعات نشان داده‌اند که سلول‌های گرفته شده از مغزی که ساعت‌ها از مرگ آن گذشته، می‌توانند دارای فعالیت‌های طبیعی نظیر ساخت پروتئین‌ها باشند.

این مباحث موجب شد نناد سستان، دانشمند علوم اعصاب دانشگاه ییل کنجکاو شود که آیا کل یک مغز را می‌توان ساعت‌ها پس از مرگ احیا کرد؟ سستان تصمیم گرفت با استفاده از سرهای جداشده‌ی ۳۲ خوکی که در کشتارگاهی نزدیک آزمایشگاه کشتار شده بودند، این مسئله را بررسی کند. پژوهشگران هر مغز را از جمجمه جدا کردند و قبل از اتصال به کاتتر، آن را در محفظه‌ی خاصی قرار دادند. پژوهشگران ۴ ساعت پس از مرگ خوک‌ها، پمپاژ محلول جایگزینی در سرخرگ‌ها و سیاهرگ‌های مغز را آغاز کردند.

سیستم مورد بحث که پژوهشگران آن را BrainEx می‌خوانند، با رساندن مواد مغذی و اکسیژن به سلول‌های مغزی عمل سیستم گردش خون را تقلید می‌کند. محلول محافظت‌کننده‌ای که این پژوهشگران از آن استفاده کردند، حاوی مواد شیمیایی بود که از برانگیختگی نورون‌ها ممانعت می‌کرد تا آن‌ها را دربرابر آسیب محافظت کند و مانع از راه‌اندازی مجدد فعالیت الکتریکی مغز شود. با این وجود، دانشمندان در کل آزمایش، فعالیت الکتریکی مغز را تحت نظارت قرار دادند و آماده بودند که اگر علایمی از هشیاری دیده شد، از مواد بیهوشی استفاده کنند.

پژوهشگران به مدت ۶ ساعت نحوه‌ی عمکرد مغزها را مورد بررسی قرار دادند. آن‌ها متوجه شدند که نورون‌ها و دیگر سلول‌های مغزی عملکردهای متابولیکی طبیعی خود مانند مصرف قند و تولید کربن‌دی‌اکسید را از سر گرفته‌اند و به‌نظر می‌رسید سیستم ایمنی مغزها فعال باشد. ساختار سلول‌های انفرادی و بخش‌های مختلف این مغزها حفظ شده بود، درحالی‌که سلو‌ل‌های موجود در مغزهای گروه کنترل که محلول غنی از مواد مغذی و اکسیژن دریافت نمی‌کردند، دچار فروپاشی شد. هنگامی که دانشمندان جریان الکتریسیته را به نمونه‌های بافتی حاصل از مغزهای تیمارشده اعمال کردند، متوجه شدند نورون‌ها هنوز هم قادر به انتقال سیگنال هستند. اما الگوهای الکتریکی هماهنگی در کل مغز مشاهده نشد که می‌تواند نشان‌دهنده‌ی فعالیت پیچیده‌ی مغز یا حتی هشیاری باشد.

پژوهشگران می‌گویند آغاز مجدد فعالیت مغز ممکن است نیازمند یک شوک الکتریکی باشد یا شاید برای اینکه سلول‌ها بتوانند آسیب‌های ناشی از بی‌اکسیژنی را ترمیم کنند، لازم باشد مغز برای مدت زمان بیشتری در محلول بماند.

سستان که از این تکنیک برای زنده نگهداشتن مغز خوک‌ها برای ۳۶ ساعت استفاده کرد، برنامه‌ی فوری برای بازیابی فعالیت الکتریکی مغزهای جدا شده ندارد. اولویت گروه پژوهشی آن‌ها این است که متوجه شوند تا چه مدت می‌توانند عملکردهای متابولیکی و فیزیولوژیکی مغز را در خارج از بدن حفظ کنند. سستان به این نکته اشاره می‌کند که سیستم BrainEx را هنوز نمی‌توان درمورد انسان به کار برد به این خاطر که بدون جدا کردن مغز از جمجمه، استفاده از این سیستم دشوار است.

با این همه، توسعه‌ی فناوری پیشرفته‌ای که بتواند این اعضای جداشده‌ی دارای درک را حمایت کند، دارای پیامدهای اخلاقی مهمی در ارتباط با تندرستی حیوانات و انسان‌ها است. استفان لتام، زیست‌شناس دانشگاه ییل که یکی از اعضای این گروه پژوهشی بوده است، می‌گوید:

درحال حاضر یک مکانیسم نظارتی در ارتباط با پیامدهای اخلاقی ایجاد هشیاری در چیزی که دیگر یک موجود زنده نیست، وجود ندارد.

او می‌گوید که انجام چنین کاری ممکن است تنها در برخی از مواد قابل توجیه باشد، برای مثال اگر دانشمندان را قادر سازد داروهای بیماری‌های عصبی را به‌جای افراد روی خود مغز به کار ببرند.

ما می‌توانیم تصور کنیم که مغز توانایی کسب مجدد هشیاری را داشته باشد. اما این امر خیلی جالب است بدانیم در غیاب اندام‌های دیگر و تحریک محیط پیرامون، چه نوع آگاهی ممکن است در مغز به وجود آید.

مطالعه‌ی اخیر همچنین سوالاتی درمورد اینکه آیا آسیب‌های مغزی و مرگ، دائمی هستند یا نه، به‌وجود می‌آورد. لنس بکر، متخصص پزشکی اورژانس در مؤسسه‌ی پژوهش‌های پزشکی فاینشتاین می‌گوید که بسیاری از پزشکان فرض می‌کنند حتی چند دقیقه بی‌اکسیژنی موجب وارد آمدن آسیبی غیرقابل بازگشت به مغز می‌شود. اما آزمایش‌های انجام‌شده روی خوک نشان می‌دهند که مغز ممکن است نسبت‌به آنچه قبلا تصور می‌شد، بتواند برای مدت زمان بسیار طولانی‌تری حتی بدون هیچ‌گونه حمایتی زنده بماند. او می‌گوید:

این مقاله یک نارنجک دستی را در میان باورهای رایج می‌اندازد. ما ممکن است توانایی بازیابی مغز را به‌شدت دست‌کم گرفته باشیم.

این امر می‌تواند دارای پیامدهای عملی و اخلاقی در ارتباط با اهداء عضو نیز باشد. در برخی از کشورهای اروپایی، متخصصان فوریت‌های پزشکی که نمی‌توانند فردی را پس از یک حمله‌ی قلبی به زندگی بازگرداندند، از سیستم پمپاژ خونی برای حفظ اعضا به منظور پیوند استفاده می‌کنند که خون اکسیژن‌دار را به جز مغز به سایر اعضای بدن می‌رساند. استوارت یانگر، متخصص اخلاق زیستی در دانشگاه کلیولند می‌گوید:

اگر یک تکنولوژی نظیر BrainEx به‌طور گسترده در دسترس قرار گیرد، با افزایش احتمال زنده ماندن برخی از افراد که قبلا مرده درنظر گرفته می‌شدند (ازنظر مغزی)، تعداد اعضای پیوندی کم خواهد شد. 

او می‌افزاید:

یک کشمکش بالقوه بین منافع افراد اهداکننده و افرادی که منتظر دریافت عضو هستند، وجود دارد.

کریستف کوچ، دانشمند مؤسسه‌ی علوم اعصاب آلن در سیاتل با ذکر این نکته که قوانین نیز باید پا‌به‌پای این موضوع حرکت کنند، مسئله‌ی مباحث اخلاقی مرتبط با بازگرداندن هشیاری به مغز جدا شده از بدن را بسیار مهم می‌داند و می‌گوید:

این یک گام بسیار بسیار مهم است و وقتی ما آن را انجام دادیم، دیگر بازگشت از این مسیر غیرممکن است.