Sommige hersenfuncties kunnen na de dood worden hersteld, suggereert varkensstudie
Een team van onderzoekers heeft enkele hersenfuncties hersteld bij varkens die 4 uur eerder stierven. De bevindingen dagen bestaande noties van postmortale hersenfunctionaliteit uit en openen nieuwe mogelijkheden voor het bestuderen van het menselijk brein.
Nenad Sestan, hoogleraar neurowetenschappen, vergelijkende geneeskunde, genetica en psychiatrie aan de Yale School of Medicine in New Haven, CT, en zijn team hebben de bloedsomloop en cellulaire activiteit in de varkenshersenen na de dood hersteld.
De onderzoekers waarschuwen echter dat ze geen enkele elektrische hersenactiviteit herstelden, noch vonden ze enig bewijs van bewustzijn of perceptie.
De bevindingen zijn in tegenspraak met de eerdere overtuiging dat sommige hersenfuncties na de dood onomkeerbaar verloren gaan. Bovendien zouden de resultaten van deze studie wetenschappers een manier kunnen bieden om de hersenen in zijn intacte vorm te bestuderen.
Prof. Sestan en zijn collega's beschrijven hun experiment in het tijdschrift Natuur.
Herstel van een ‘cellulair actief brein’
Zoogdierhersenen, leggen de onderzoekers uit, zijn erg gevoelig voor zuurstofgebrek, wat leidt tot neuronale dood en hersenbeschadiging. Het overheersende wetenschappelijke inzicht is dat de kettingreactie van cellulaire schade die door zuurstof- en bloedtoevoer wordt afgesneden, onomkeerbaar is.
Maar Prof. Sestan en collega's plaatsten vraagtekens bij het idee dat dergelijke schade onherstelbaar is. Ze deden dit nadat ze tekenen van cellulaire levensvatbaarheid hadden opgemerkt in de weefselmonsters die ze routinematig in hun laboratorium analyseerden. Ze zagen deze tekenen enkele uren na weefselsterfte.
Prof. Sestan en zijn team hebben een systeem ontwikkeld dat Brain heetEx, die de bloedstroom bij normale lichaamstemperatuur nabootst, om hun hypothese te testen.
In het huidige onderzoek hebben de onderzoekers 32 varkens uit een vleesverpakkingsfabriek gehaald en op Brain geplaatstEx 4 uur nadat de varkens waren gestorven.
Na 6 uur bloedtransfusie op BrainEx, vonden de onderzoekers verminderde celdood en de terugkeer van enige synaptische activiteit tussen neuronen. Ze behielden de integriteit van neuronen en de wetenschappers vonden tekenen dat neuronale, gliale en vasculaire cellen functioneel waren.
"Het intacte brein van een groot zoogdier behoudt een voorheen ondergewaardeerd vermogen om de bloedsomloop en bepaalde moleculaire en cellulaire activiteiten te herstellen, meerdere uren na het stoppen van de bloedsomloop", meldt prof. Sestan.
De onderzoekers benadrukken echter dat ze geen bewijs vonden van normale elektrische activiteit die zou duiden op een volledige hersenfunctie.
"Op geen enkel moment hebben we het soort georganiseerde elektrische activiteit waargenomen dat verband houdt met waarneming, bewustzijn of bewustzijn", meldt co-eerste auteur Zvonimir Vrselja.
"Klinisch gedefinieerd, dit is geen levend brein, maar het is een cellulair actief brein."
Zvonimir Vrselja
Klinische betekenis en ethische overwegingen
De onderzoekers lichten de betekenis van hun bevindingen toe. Ze zeggen dat het bestuderen van het intacte zoogdierbrein een uitdaging is die tot nu toe onoverkomelijk leek.
Deze uitdaging heeft onderzoekers ervan weerhouden de oorsprong van bepaalde hersenaandoeningen te bestuderen, evenals de connectiviteit tussen neuronen.
"Voorheen waren we alleen in staat om cellen in de grote hersenen van zoogdieren te bestuderen onder statische of grotendeels tweedimensionale omstandigheden, met behulp van kleine weefselmonsters buiten hun oorspronkelijke omgeving", legt co-eerste auteur Stefano G. Daniele uit.
"Voor het eerst zijn we in staat om het grote brein in drie dimensies te onderzoeken, waardoor we beter in staat zijn om complexe cellulaire interacties en connectiviteit te bestuderen."
Stefano G. Daniele
Verder de BrainEx systeem kan artsen ooit in staat stellen hersenschade te verminderen en de hersenfunctie na een beroerte te herstellen.
In een gekoppeld redactioneel commentaar hebben sommige onderzoekers ethische bezwaren geuit over het onderzoek. Nita Farahany en collega's merken bijvoorbeeld op dat de wegen die het onderzoek opent de nadruk leggen op "mogelijke beperkingen in de huidige regelgeving voor dieren die in onderzoek worden gebruikt".
De studie "werpt vraagtekens bij al lang bestaande aannames over wat een dier - of een mens - levend maakt," vervolgen Farahany en collega's.
"Herstel van het bewustzijn was nooit een doel van dit onderzoek", zegt co-auteur Stephen Latham, de directeur van het Interdisciplinair Centrum voor Bio-ethiek in Yale.
“De onderzoekers waren bereid om in te grijpen met het gebruik van anesthetica en temperatuurverlaging om de georganiseerde, wereldwijde elektrische activiteit te stoppen als die zou ontstaan. Iedereen was het er van tevoren over eens dat experimenten met nieuw leven ingeblazen wereldwijde activiteit niet konden worden voortgezet zonder duidelijke ethische normen en institutionele toezichtsmechanismen. "
