让大脑“关机”:生命暂停技术为未来狂热应用开辟可能

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所属分类:科学

氯胺酮是医院麻醉科、急诊室等科室常用的药物,主要用于神经麻醉。在临床工作中,氯胺酮被称为“分离麻醉剂”, 使用氯胺酮的患者会出现“灵魂出窍”和“完全遗忘”的濒死状态。

近日,英国剑桥大学的研究人员识别了氯胺酮让大脑“关机”背后的原因,相关结果发表在 Scientific Reports 杂志上。

研究人员使用脑电图(EEG)测量服用氯胺酮后动物脑电波的变化,惊奇地发现当药物发挥疗效,大脑主要为低频活动,而当药效消失,动物开始恢复知觉后,大脑活动在低频和高频之间转换,起先不同频率的脉冲并不规律,几分钟后变得规律起来。

该研究的主要作者,剑桥大学生理、发育和神经科学系 Jenny Morton 表示,“注射高剂量氯胺酮后,大脑活动不是减少,而是完全停止,我们之前从未见到过这个现象。虽然被麻醉的绵羊看起来像是睡着了,但它们的大脑却关闭了,几分钟后,它们的大脑又恢复了正常运作。氯胺酮就像一个开关一样。”

让大脑活动完全停止

这个研究是亨廷顿氏舞蹈病大型研究项目的一部分。亨廷顿氏舞蹈病是一种运动、认知和精神异常的大脑疾病。该研究小组试图识别亨廷顿氏舞蹈病患者服用不同药物后出现不同反应的原因。而将绵羊作为研究对象,是因为绵羊被认为是人类神经系统紊乱(包括亨廷顿氏舞蹈病)最为合适的动物模型。

为了实施这一研究,研究人员选择了 12 只绵羊作为研究对象,给这些绵羊注射不同剂量的氯胺酮,并使用 EEG 记录它们大脑活动的变化。

之所以选择氯胺酮,是因为目前氯胺酮被认为是安全的麻醉剂和镇痛药,且被用于治疗包括狗,马和羊等大型动物。研究人员将高剂量组中 6 只绵羊给予注射单次高剂量的氯胺酮(24mg/kg)。起初,六只绵羊出现了相同的大脑反应, 但给药两分钟后,其中 5 只绵羊大脑活动完全停止,其中一只绵羊大脑活动甚至停止了几分钟,这个现象以前从未见过。

Jenny Morton 教授说:“当服用氯胺酮的绵羊药效消失后,它们的大脑活动实在是很不寻常,而且绵羊大脑活动出现停顿的时间与使用氯胺酮患者出现异常状态的时间相一致,这很有可能是因为氯胺酮引起的大脑波动阻碍了我们对外界信息的正常处理。”

研究人员表示,这一研究的目的并不是要观察氯胺酮对大脑的影响,而是把它作为工具来探测带有和不带有亨廷顿氏舞蹈病基因绵羊的大脑活动。但这一惊人的发现有助于解释氯胺酮是如何发挥作用的。如果它破坏了大脑不同区域之间的链接,也将成为研究健康大脑或神经系统疾病,如亨廷顿氏症和精神分裂症中大脑网络如何运作的有效工具。

进入假死状态的开关

本周 Nature 杂志还发表了两篇类似的研究, 两组研究人员独立发现了一种“大脑开关”,这种开关可以使实验小鼠进入类似冬眠的状态,以降低机体能量消耗。

许多鸟类和哺乳动物,从蜂鸟到狐猴,都能够降低体温,进入假死状态,作为在艰难时期生存的一种方式。一些动物冬眠过冬,另一些动物则可以短暂进入数小时或数天的休眠状态。

研究人员也希望在人类身上诱发类似的状态。哈佛医学院的 Sinisa Hrvatin 说: “进入假死状态,可能改变医学,并为太空旅行和延长寿命等不可思议的可能性打开大门。”

研究小组发现,刺激下丘脑的特定神经元簇可以使实验小鼠产生类似于休眠的状态,即使是那些吃得很饱的老鼠也是如此(吃得饱时正常情况下这些神经元会防止小鼠进入休眠状态)。

在另一项研究中,日本筑波大学的樱井武(Takeshi Sakurai)用不同的方法发现了同样的大脑开关。樱井和他的团队在小鼠身上寻找能产生一种叫做 QRFP 蛋白质的神经元,此前的研究表明这种蛋白质与休眠有关。而研究人员发现,刺激这些神经元会导致动物进入休眠状态。

在人类身上诱发类似的状态可能在医学上有很多用途,有助于治疗从癌症到中风、意外事故导致的紧急伤害等各种疾病,但目前尚不清楚这种大脑开关是否也存在于人类身上。

当生命按下暂停键

虽然在此之前,我们已经听说过支付一笔费用将自己死后冷却起来的项目,但是到目前为止,这些冻起来的人,没有一个能成功地苏醒复活。

而能够让人处于假死状态的技术,最关键的地方当然是在于能够“苏醒”和“复活”。几十年来,科学家和医生们一直在考虑让人类进入假死状态,但直到近些年才进行了可行的试验。

去年 11 月,美国马里兰大学医学院的研究团队首次成功让一名患者进入“假死状态”,按下“生命暂停键”的患者在完成急救手术后复苏。

将人类进入“假死状态”,这是 Tisherman 所领导的一项创伤急救临床试验的一部分,该试验的目的是为治愈可能导致死亡的创伤争取时间。临床试验中将人进入“假死状态”的技术,由 Tisherman 开创,正式名称为紧急保存和复苏(emergency preservation and resuscitation,EPR)。

伦敦大学学院医院麻醉师顾问、《极端:生、死与人体极限》一书的作者 Kevin Fong 对此评价道,紧急保存和复苏是一种尝试,

通过显著降低一个垂死病人的体温,迫使他们的生理进入慢动作,以达到临时保护的目的。

有时候,你只有几秒钟的时间去抢救一个人的生命,通过 EPR 有望将时间延长到几分钟甚至更长。

对创伤受害者进行快速冷却的目的,是使大脑活动减少到几乎停滞,并使患者的生理机能减慢到足以使外科医生获得宝贵的额外时间(可能超过一个小时)来进行手术。照顾好患者的伤口后,即可对其进行升温并复苏。

虽然研究人员明确表示,“我们并不是为了要把人送到土星上去,我们在试图为自己争取更多的时间来拯救生命。”但是,不可避免的是,美国国家航空航天局(NASA)和欧洲航天局(ESA)等太空机构,以及像马斯克和杰夫·贝索斯这样雄心勃勃的科技企业家,将对 Tisherman 教授的研究成果产生了强烈的兴趣。

事实上,包括 NASA 在内,也正在研究如何让宇航员进入麻木状态,从而延长他们的新陈代谢。因此,在星际旅行过程中,把宇航员们冷冻起来,可能比让他们一直保持健康和快乐更容易。

虽然 EPR 技术是为了满足濒死病人的需求而诞生,实施 EPR 的医生们也没有考虑到要去拓展非医学领域的应用,但这项技术在未来一定会为那些更狂热的应用开辟可能性。

一旦 Tisherman 验证了 EPR 技术的可行,不管他是否想要,装一台“冷冻休眠机”到太空都可能是迟早会发生的事情。

来源:学术头条

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