Ученые восстановили функции мозга свиньи через четыре часа после смерти

13:35 22.04.2019

Технология дает ранее недоступную возможность исследования ряда функций головного мозга на целом изолированном органе

Ученые создали систему, подключение к которой мозга крупных млекопитающих позволяет восстановить отдельные функции органа и сохраняет его структурную целостность. Успешный эксперимент, который длился шесть часов, был проведен со свиными мозгами через четыре часа после смерти.

Статья опубликована в журнале Nature. Авторы сообщали о своих экспериментах на собрании этического комитета Национальных институтов здоровья США в апреле 2018 года, но тогда подробности не разглашались.


Фото с сайта pixabay.com

Головной мозг многих млекопитающих высокочувствителен к отсутствию кислорода. После прекращения циркуляции (перфузии) крови в течение нескольких минут в нем начинается процесс смерти клеток и повреждения нервных волокон.

Это, а также образование тромбов в мелких сосудах, мешает изучению функций мозга в динамике ex vivo, на изолированном органе. Замораживание и консервация позволяют лишь статическое исследование.

Ряд наблюдений ставит под вопрос неизбежность смерти нервных клеток в течение минут и даже часов после прекращения кровообращения и говорит в пользу того, что указанные ограничения для исследований потенциально можно обойти. Так, ученым уже удавалось получить образцы жизнеспособных клеток и тканей как животных, так и человека, а также зафиксировать электрофизиологическую активность спустя длительное время после смерти.

Известно, что митохондрии коры головного мозга человека могут функционировать 10 часов после смерти. Также через час полной ишемии у обезьян удавалось восстановить электрическую активность и работу нейронов.

Описан случай полного восстановления функций мозга у человека в условиях пониженной температуры после продолжительной остановки сердца. И, наконец, недавние данные показывают, что удаление тромба в течение 16 часов увеличивает шансы на хороший исход ишемического инсульта.

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 специальную 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 поддерживается 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 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. Фото: Sestan et al. / Nature, 2019

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. Фото: Sestan et al. / Nature, 2019

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.

Источник: N+1
Комментарии читателей
23.04.2019, 08:02
Гость: Tor

Для начала пусть сделают работающие искусственные легкие. Только и могут муссировать научные байки об обогащении ткани посредством крови кислородом и прочие...

22.04.2019, 20:50
Гость: Да

МОЗГ СОВЕРШЕННО НЕ ПОДДАЁТСЯ ИЗУЧЕНИЮ...ВО МНОГОМ ИЗ-ЗА ЭТИЧЕСКИХ ОГРАНИЧЕНИЙ...РЕЖУТ КРЫС, КРОЛИКОВ И МЫШЕЙ, А У ТЕХ -"СУМБУР ВМЕСТО МУЗЫКИ, ПОНЯТЬ НИЧЕГО НЕЛЬЗЯ"...

Так что пущай...можно только поздравить..

Это шаг пока небольшой, но очень важный..возможно, удастся когда-то и восстановить все функции мозга...кроме того, можно будет включать -выключать функции..

22.04.2019, 15:20
Гость: Вы не правы

Чтобы хватать, надо кого то задобрить,примазаться, войти с мылом или без в это хватательное сообщество. Т.е для этого тоже мозги нужны и они востребованны. А вот почему именно такие мозги востребованны, это у царя надо спрашивать. А чем он не царь, он и есть царь)) Просто вылитый Бунша)

]]> ]]>
]]>
]]>
]]>]]>
]]>
]]>
Сетевое издание KM.RU. Свидетельство о регистрации Эл № ФС 77 – 41842.
Мнения авторов опубликованных материалов могут не совпадать с позицией редакции.
При полном или частичном использовании редакционных материалов активная, индексируемая гиперссылка на km.ru обязательна!
Мультипортал KM.RU: актуальные новости, авторские материалы, блоги и комментарии, фото- и видеорепортажи, почта, энциклопедии, погода, доллар, евро, рефераты, телепрограмма, развлечения.
Карта сайта
Если Вы хотите дать нам совет, как улучшить сайт, это можно сделать здесь.