Ore dopo la morte dei maiali, gli scienziati ripristinano l'attività delle cellule cerebrali

In un esperimento radicale che ha portato alcuni esperti a chiedersi cosa significhi essere "vivi", gli scienziati hanno ripristinato la circolazione cerebrale e alcune attività cellulari nel cervello dei suini ore dopo che gli animali sono morti in un macello.

I risultati, sebbene ottenuti sui maiali e non sugli esseri umani, sfidano la visione di lunga data che, dopo la morte, le cellule cerebrali subiscono danni improvvisi e irreversibili.

Invece, i risultati, pubblicati oggi (17 aprile) sulla rivista Nature, mostrano che il cervello di un grande mammifero "conserva una capacità precedentemente sottovalutata per il ripristino" della circolazione e di alcune attività cellulari ore dopo la morte, ha detto l'autore senior dello studio Nenad Sestan, un professore di neuroscienze, medicina comparata, genetica e psichiatria alla Yale School of Medicine di New Haven. [10 cose che non sapevi sul cervello]

"L'implicazione principale di questa scoperta è che ... la morte cellulare nel cervello si verifica in un periodo di tempo più lungo che avevamo pensato in precedenza", ha detto Sestan durante una conferenza stampa ieri. Piuttosto che accadere nel corso di secondi o minuti dopo la morte, "stiamo dimostrando che ... [è] un processo graduale e graduale" e che in alcuni casi i processi di morte cellulare possono essere posticipati o addirittura invertiti, ha detto Sestan.

Tuttavia, i ricercatori hanno sottolineato di non aver osservato alcun tipo di attività nel cervello dei maiali che sarebbe necessaria per la normale funzione cerebrale o cose come la consapevolezza o la coscienza. "Questo non è un cervello vivente", ha detto Sestan. "Ma è un cervello cellulare attivo".

Il lavoro potrebbe fornire agli scienziati nuovi modi di studiare il cervello, consentendo loro di esaminare le funzioni dell'intero cervello intatto in un modo che non era stato possibile prima. Questo a sua volta potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere meglio le malattie del cervello o gli effetti delle lesioni cerebrali, hanno detto i ricercatori.

Sebbene l'attuale studio sia stato condotto sui maiali e non sugli esseri umani, il cervello dei suini è più grande e più simile all'uomo rispetto al cervello dei roditori.

"BrainEx"

Nello studio, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo sistema per studiare cervelli intatti post mortem, soprannominato BrainEx. È una rete di pompe che convogliano una soluzione sintetica - un sostituto del sangue - nelle arterie del cervello a una temperatura corporea normale.

Utilizzando BrainEx, i ricercatori hanno studiato 32 cervelli di maiale post-mortem ottenuti da un impianto di lavorazione del maiale (che altrimenti sarebbero stati scartati). I cervelli sono stati inseriti nel sistema BrainEx 4 ore dopo la morte dei suini e sono stati lasciati "perfondere" con il sostituto del sangue sintetico per 6 ore.

Durante questo periodo, il sistema BrainEx non solo ha preservato la struttura delle cellule cerebrali e ridotto la morte cellulare, ma ha anche ripristinato una parte dell'attività cellulare. Ad esempio, alcune cellule erano metabolicamente attive, nel senso che usavano glucosio e ossigeno e producevano anidride carbonica. Altre cellule hanno reagito con una risposta infiammatoria quando stimolate con determinate molecole.

Al contrario, i cervelli "di controllo" che non sono stati trattati con BrainEx si sono rapidamente decomposti.

"Possiamo vedere differenze drammatiche tra i cervelli che stiamo trattando con la nostra tecnologia" e il cervello di controllo, ha detto Sestan.

Preoccupazioni etiche

Il dottor Neel Singhal, assistente professore di neurologia presso l'Università della California, San Francisco, che non era coinvolto nello studio, ha detto che il lavoro è stato "stimolante", a causa di alcune delle questioni etiche sollevate. Ad esempio, sebbene gli scienziati siano molto lontani dall'essere in grado di ripristinare la funzione cerebrale nelle persone con gravi lesioni cerebrali, se fosse possibile un certo ripristino dell'attività cerebrale ", allora dovremmo cambiare la nostra definizione di morte cerebrale", ha detto Singhal .

I ricercatori non hanno visto alcun segno di coscienza, né questo era un obiettivo della ricerca. In effetti, la soluzione di sangue sintetico includeva diverse sostanze chimiche che bloccano l'attività neurale, il tipo di attività che sarebbe necessaria per la coscienza.

Inoltre, se fosse apparso un qualsiasi tipo di attività elettrica organizzata - il tipo necessario per la coscienza -, i ricercatori erano pronti a intervenire per fermare quell'attività utilizzando l'anestesia e abbassando la temperatura del cervello, ha detto il coautore dello studio Stephen Latham, direttore di Yale's Centro interdisciplinare di bioetica. In altre parole, terminare l'esperimento se ciò accadesse.

In un commento pubblicato insieme allo studio, Nita Farahany, professoressa di diritto e filosofia alla Duke University, e colleghi hanno chiesto ulteriori linee guida sulle questioni etiche sollevate dallo studio, che a loro avviso "mettono in discussione ipotesi di vecchia data su ciò che rende un animale - o umano - vivo. "

Tali problemi includono come rilevare la coscienza per cominciare e per quanto tempo si dovrebbe consentire a sistemi come BrainEx di funzionare.

Lavoro futuro

Poiché lo studio è durato solo 6 ore, sono necessarie ulteriori ricerche per sapere se BrainEx può preservare il cervello più a lungo di questo tempo.

Inoltre, rimangono molte domande su quanto questo modello sia simile all'ambiente cerebrale. Il sistema non utilizza sangue reale e il cervello non è immerso nel liquido poiché si trova all'interno del cranio, ha detto Singhal.

Ma se il sistema può essere utilizzato nella futura ricerca sul cervello, questo "potrebbe portare a un modo completamente nuovo di studiare il cervello post-mortem", Andrea Beckel-Mitchener, il team a capo della BRAIN Initiative del National Institutes of Health, che ha cofinanziato il ricerca, ha detto in una dichiarazione. "La nuova tecnologia offre opportunità per esaminare complesse connessioni e funzioni di celle e circuiti che vengono perse quando i campioni vengono conservati in altri modi", ha affermato Beckel-Mitchener. Il lavoro potrebbe anche stimolare la ricerca sui modi per promuovere il recupero del cervello dopo la perdita di flusso sanguigno al cervello, come durante un attacco di cuore.

Tuttavia, lo studio non è riuscito a far rivivere un cervello, un maiale o un essere umano, dopo la morte. "Fondamentalmente, quando il cervello perde la circolazione, è come se un edificio molto intricato avesse appena [iniziato] a sgretolarsi in un milione di pezzi", ha detto Singhal. Il nuovo lavoro suggerisce che questo metodo "può ripristinare alcune delle fondamenta", ma c'è ancora la cattedrale del cervello da costruire su quelle fondamenta, ha detto.

• The Science of Death: 10 Tales from the Crypt & Beyond
• 6 grandi misteri della malattia di Alzheimer
• 10 cose che abbiamo imparato sul cervello nel 2018

Pubblicato originariamente su .