Изолированный мозг: новый взгляд на изучение сознания
Прежде чем пересаживать мозг, учёные хотят понять, как он работает в отрыве от тела.
В 2023 году исследователи из Юго-Западного Университета Техаса (UT Southwestern) под руководством Хуана Паскуаля, профессора неврологии, педиатрии и физиологии, разработали устройство, которое изолирует кровоток к мозгу. Полностью оно называется экстракорпоральное устройство контроля пульсирующего кровообращения (EPCC).
EPCC поддерживает жизнеспособность и функционирование органа вне тела в течение нескольких часов.
«Этот новаторский метод позволяет изучать мозг независимо от тела, давая возможность ответить на физиологические вопросы, которые раньше были недоступны», — говорит Паскуаль.
В эксперименте на свиной модели исследователи перенаправляли кровоснабжение в мозг через насосную систему, контролирующую давление, объём, температуру, оксигенацию и питательные вещества.
И активность мозга, и другие показатели практически не изменились в течение пяти часов эксперимента.
Это открытие позволяет изучать мозг без влияния тела. Например, доктор Паскуаль и его коллеги уже использовали эту систему, чтобы лучше понять последствия гипогликемии (низкого уровня сахара в крови) при отсутствии других факторов.
- Учёные вызывают гипогликемию у лабораторных животных, либо снижая уровень потребляемой пищи, либо вводя инсулин.
- Однако в обоих случаях организм может частично адаптироваться, изменяя метаболические процессы, что, в свою очередь, влияет на функционирование мозга.
- Новое устройство даёт исследователям возможность напрямую контролировать уровень глюкозы в крови, поступающей в мозг.
Кроме того, разработка команды Паскуаля может улучшить аппараты искусственного кровообращения, используемые при операциях на сердце. Традиционные аппараты обеспечивают постоянный кровоток, тогда как новое устройство имитирует пульсирующий поток, подобный работе сердца, что может снизить побочные эффекты для мозга.
«Устройство запатентовано для тестирования его эффективности в этой области», —сообщил Паскуаль.
Подобные исследования прокладывают путь к трансплантации мозга, показывая, как можно поддерживать мозг живым вне тела.
Основные препятствия для трансплантации мозга
Перенос мозга — это не просто хирургическая задача, а головоломка на уровне молекул. Мозг связан с телом через спинной мозг, кровеносные сосуды и миллиарды нейронных связей. Разрезать и заново соединить их, сохранив функциональность, — задача, сравнимая с попыткой собрать пазл из миллиарда кусочков.
Исследования изолированного мозга, такие как работа Паскуаля, показывают, что поддержание кровоснабжения возможно, но трансплантация требует решения дополнительных проблем. В их числе:
Восстановление спинного мозга. Эксперименты на мышах показали, что можно разрезать спинной мозг так, чтобы сохранить дыхание, но нет доказательств, что он может зажить у человека.
Кислородное голодание. Нейроны начинают умирать через пять минут без кислорода. А устройство Паскуаля поддерживает кровоток пока лишь на свиной модели.
Иммунное отторжение. Даже если хирургия пройдет успешно, тело может отвергнуть новый мозг или голову, как это происходило в экспериментах Демихова.
В 2015 году китайский учёный Сяопин Рен экспериментировал с мышами, перерезая только одну из двух яремных вен и одну из двух сонных артерий, чтобы поддерживать кровоснабжение.
Стартап BrainBridge планирует использовать ИИ-алгоритмы и молекулярную визуализацию в реальном времени для точного соединения сосудов, нервов и спинного мозга.
Также обсуждаются наноматериалы и полимеры для регенерации спинного мозга, но пока они тестируются только на животных с иной физиологией нервной системы.
Эти разработки внушают оптимизм, но путь от мышей к людям долог. Доктор Фредрик Мейер, нейрохирург из Mayo Clinic, скептичен:
«Я не думаю, что серьёзные учёные считают подобные заявления правдивыми или научными».
Переход от экспериментов на животных к человеку требует не только технологий, но и понимания, как сохранить сознание и личность после такой травматичной процедуры.
Свой среди чужих: этические вопросы пересадки головы
Трансплантация мозга и его изоляция — это не только наука, но и философия. Если перенести мозг в новое тело, останется ли человек тем же?
Это не абстрактный вопрос: личность формируется не только мозгом, но и телом, его гормонами, сенсорным опытом. Новое тело может изменить восприятие себя.
Изоляция мозга поднимает схожие вопросы: если мозг функционирует без тела, остаётся ли он «человеком»?
Этические дилеммы выходят за рамки согласия донора и реципиента. Допустимо ли поддерживать мозг живым ради экспериментов, и каковы границы таких исследований? А что, если тело донора спасло бы несколько жизней, если бы его органы разделили между разными реципиентами?
Общество тоже столкнётся с вызовами. Как будут воспринимать человека с пересаженной головой? Изменит ли это наши представления о жизни и смерти?
В 2016 году Этико-правовой комитет EANS признал пересадку головы неэтичной.
«Риски для пациента, подвергающегося пересадке головы, огромны, включая риск смерти. Нет прочной доказательной базы для всех этапов процедуры».
Хотя у EANS нет юридической силы, его позиция отражает озабоченность научного сообщества. Исследования изолированного мозга, вероятно, вызовут схожие дебаты, особенно если они приблизятся к экспериментам на людях.
Заключение
Трансплантация мозга еще далека от возможности осуществиться.
С одной стороны, предстоит преодолеть технические барьеры:
- восстановление спинного мозга,
- обеспечение кровоснабжения,
- предотвращение отторжения (в лучшем случае – всю жизнь пить иммунодепрессанты).
С другой стороны, нужно обсудить этические вопросы:
- что значит быть собой в чужом теле или без тела вовсе?
- Как общество примет такие изменения?
Эти проблемы не означают, что трансплантация или изоляция мозга невозможны. Напротив, они подчёркивают, что наука должна двигаться осторожно, балансируя между амбициями и ответственностью.