Wissenschaftler wiederherstellen einige Funktionen in a pig ‚ s brain-Stunden nach dem Tod

Die Durchblutung und die Zellaktivität restauriert wurden, in ein Schwein, das Gehirn der vier Stunden nach seinem Tod, ein Befund, der Herausforderungen lang gehegte Annahmen über das timing und die Unumkehrbarkeit der Einstellung einiger Funktionen des Gehirns nach dem Tod, Yale-Wissenschaftler-report 18 April in der Zeitschrift Nature.

Das Gehirn eines postmortal Schweine, die aus einem meatpacking pflanze isoliert wurde und in Umlauf gebracht, die mit einem speziell entwickelten chemischen Lösung. Viele grundlegende zelluläre Funktionen, einmal den Gedanken aufzuhören Sekunden oder Minuten nach Sauerstoff-und Blutfluss aufhören, die beobachtet wurden, berichten die Wissenschaftler.

„Die intakten Gehirn von einem großen säugetier behält eine bisher unterschätzte Kapazität für die Wiederherstellung der Durchblutung und bestimmten molekularen und zellulären Aktivitäten, die mehrere Stunden nach dem Kreislaufstillstand,“, sagte senior-Autor Nenad Sestan‘, professor of neuroscience, vergleichende Medizin, Genetik und Psychiatrie.

Jedoch, Forscher betonte auch, dass die behandelten Gehirn fehlte, ohne erkennbare Globale elektrische Signale im Zusammenhang mit der normalen Funktion des Gehirns.

„Zu keinem Zeitpunkt haben wir beachten die Art des organisierten elektrische Aktivität im Zusammenhang mit Wahrnehmung, Bewusstsein oder das Bewusstsein“, sagte co-erste Autor Zvonimir Vrselja, associate research scientist in neuroscience. „Klinisch definiert, dies ist nicht das lebende Gehirn, aber es ist ein zellulär aktives Gehirn.“

Zelltod im Gehirn ist in der Regel zu einer raschen und irreversiblen Prozess. Abgeschnitten von Sauerstoff-und Blutversorgung des Gehirns, die elektrische Aktivität und Anzeichen von Bewusstsein verschwinden innerhalb von Sekunden, während die Energie speichert erschöpft werden innerhalb von Minuten. Das aktuelle Verständnis der Auffassung, dass eine Kaskade von Verletzungen und Tod Moleküle werden dann aktiviert, was zu einer weitreichenden, irreversiblen degeneration.

Aber Forscher in Sestan ‚ s lab, deren Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung des Gehirns und die evolution, beobachtet, dass die kleine Gewebeproben arbeiteten Sie mit routinemäßig zeigte Anzeichen der zellulären Lebensfähigkeit, selbst wenn das Gewebe entnommen wurde mehrere Stunden post mortem. Fasziniert, Sie erhalten die Gehirne von Schweinen verarbeitet, die für die Nahrungsmittelproduktion zu untersuchen, wie weit verbreitet dieses postmortale Lebensfähigkeit möglicherweise im intakten Gehirn. Vier Stunden, nachdem das Schwein ist Tod, Sie Verband das Gefäßsystem des Gehirns zu zirkulieren, eine eindeutig formulierte Lösung, die Sie entwickelt, zu bewahren Gehirn Gewebe, die Verwendung eines Systems, das Sie anrufen BrainEx. Sie fanden neuronale Integrität Zelle erhalten wurde, und bestimmten neuronalen, glialen und vaskulären Zell-Funktionalität wurde wiederhergestellt.

Das neue system kann bei der Lösung eines lästigen Problems-der Unfähigkeit der Anwendung bestimmter Techniken zur Untersuchung der Struktur und Funktion des intakten großen Gehirn von Säugetieren — was hindert Sie rigorose Untersuchungen zu Themen, wie die Wurzeln von Erkrankungen des Gehirns sowie die neuronale Konnektivität bei gesunden und anormalen Bedingungen.

„Vorher haben wir nur in der Lage gewesen zu studieren, die Zellen in dem großen Gehirn von Säugetieren unter statischer oder weitgehend zweidimensionalen Bedingungen unter Verwendung von kleinen Gewebeproben, die außerhalb Ihrer nativen Umgebung“, sagte co-Erstautor Stefano G. Daniele, ein M. D. – /Ph. D. Kandidat. „Zum ersten mal sind wir in der Lage zu untersuchen, das große Gehirn in drei Dimensionen, das erhöht unsere Fähigkeit zur Untersuchung komplexer zellulärer Interaktionen und verbindungen.“

Während der Fortschritt hat keine unmittelbare klinische Anwendung, das neue Forschungs-Plattform eines Tages in der Lage sein, um zu helfen ärzte Wege finden, zu helfen, retten die Funktion des Gehirns bei einem Schlaganfall-Patienten, oder testen die Wirksamkeit von neuen Therapien targeting zellulären Regeneration nach Verletzungen, sagen die Autoren.

Die Forschung wurde in Erster Linie finanziert durch die National Institutes of Health (NIH) BRAIN-Initiative.

„Diese Zeile der Forschung hält die Hoffnung für die Förderung der Verständigung und Behandlung von Erkrankungen des Gehirns und könnte dazu führen, eine ganz neue Art der Untersuchung der post-mortem-Gehirn,“ sagte Andrea Beckel-Mitchener, Leiter der funktionellen neurogenomics an der NIH National Institute of Mental Health, die co-finanzierte die Forschung.

Die Forscher sagten, dass es unklar ist, ob dieser Ansatz kann angewendet werden, um einen kürzlich Verstorbenen menschlichen Gehirn. Die Chemische Lösung verwendet, fehlen viele der Komponenten, die nativ in menschlichem Blut gefunden, wie das Immunsystem und andere Blutzellen, wodurch das experimentelle system unterscheidet sich deutlich von normalen Lebensbedingungen. Jedoch, die Forscher betonten alle zukünftigen Studie mit menschlichen Gewebe oder mögliche Wiederbelebung der globalen elektrischen Aktivität in postmortalen tierischem Gewebe durchgeführt werden sollte, die unter strengen ethischen Kontrolle.

„Wiederherstellung des Bewusstseins war nie ein Ziel dieser Forschung ist es,“, sagte co-Autor Stephen Latham, Direktor des Yale Interdisziplinäres Zentrum für Bioethik. „Die Forscher waren bereit, einzugreifen, mit dem Einsatz von Anästhetika und Temperatur-Reduzierung zu stoppen, organisiert die Globale elektrische Aktivität, wenn Sie entstehen. Jeder vereinbart, dass Experimente mit wiederbelebten Weltkonjunktur konnte nicht vorwärts gehen, ohne klare ethische Normen und institutionelle Kontrollmechanismen.“

Es ist ein ethischer Imperativ, tools zu verwenden, entwickelt von den Brain Initiative zu enträtseln die Geheimnisse von Gehirn-Verletzungen und Krankheiten, sagt Christine Grady, Chef der Abteilung für Bioethik an der NIH Clinical Center.

„Es ist auch unsere Pflicht, mit den Forschern zusammenarbeiten, nachdenklich und offensiv navigieren Sie alle möglichen ethischen Fragen, die Sie stoßen können, wie Sie open new frontiers in brain science“, sagte Sie.