In een radicaal experiment waarbij sommige experts zich afvroegen wat het betekent om "levend" te zijn, hebben wetenschappers de hersencirculatie en wat celactiviteit in de hersenen van varkens hersteld, uren nadat de dieren in een slachthuis stierven.
De resultaten, hoewel gedaan bij varkens en niet bij mensen, betwisten de lang gekoesterde opvatting dat hersencellen na de dood plotselinge en onomkeerbare schade ondergaan.
In plaats daarvan tonen de bevindingen, die vandaag (17 april) in het tijdschrift Nature zijn gepubliceerd, aan dat de hersenen van een groot zoogdier "een voorheen ondergewaardeerd vermogen tot herstel" van de bloedsomloop en bepaalde cellulaire activiteiten uren na de dood behouden, aldus de hoofdauteur van de studie, Nenad Sestan, een professor neurowetenschappen, vergelijkende geneeskunde, genetica en psychiatrie aan de Yale School of Medicine in New Haven.
'De belangrijkste implicatie van deze bevinding is dat ... celdood in de hersenen plaatsvindt over een langere periode dan we eerder dachten', zei Sestan gisteren tijdens een persconferentie. In plaats van binnen enkele seconden of minuten na de dood te gebeuren, "laten we zien dat ... een geleidelijk, stapsgewijs proces", en dat in sommige gevallen de celdoodprocessen kunnen worden uitgesteld of zelfs teruggedraaid, zei Sestan.
Toch benadrukten de onderzoekers dat ze geen enkele activiteit in de hersenen van de varkens waarnamen die nodig zou zijn voor een normale hersenfunctie of zaken als bewustzijn of bewustzijn. 'Dit zijn geen levende hersenen', zei Sestan. 'Maar het zijn cellulair actieve hersenen.'
Het werk zou wetenschappers nieuwe manieren kunnen bieden om de hersenen te bestuderen, waardoor ze functies in het hele, intacte brein kunnen onderzoeken op een manier die voorheen niet mogelijk was. Dit zou op zijn beurt wetenschappers kunnen helpen om hersenziekten of de effecten van hersenletsel beter te begrijpen, aldus de onderzoekers.
Hoewel de huidige studie is uitgevoerd bij varkens en niet bij mensen, zijn varkenshersenen groter en mensachtiger in vergelijking met knaagdierhersenen.
"BrainEx"
In de studie ontwikkelden de onderzoekers een nieuw systeem voor het bestuderen van intacte, postmortale hersenen, genaamd BrainEx. Het is een netwerk van pompen die bij een normale lichaamstemperatuur een synthetische oplossing - een vervanging voor bloed - in de bloedvaten van de hersenen leiden.
Met behulp van BrainEx bestudeerden de onderzoekers 32 postmortale varkenshersenen die waren verkregen uit een varkensverwerkingsfabriek (die anders zou zijn weggegooid). De hersenen werden 4 uur na het overlijden van de varkens in het BrainEx-systeem geplaatst en men liet ze 6 uur "perfuseren" met de synthetische bloedvervanger.
Gedurende deze tijd behield het BrainEx-systeem niet alleen de hersencelstructuur en verminderde celdood, maar herstelde het ook enige cellulaire activiteit. Sommige cellen waren bijvoorbeeld metabolisch actief, wat betekent dat ze glucose en zuurstof gebruikten en kooldioxide produceerden. Andere cellen reageerden met een ontstekingsreactie wanneer ze werden gestimuleerd met bepaalde moleculen.
'Controle'-hersenen die niet met BrainEx werden behandeld, ontbonden daarentegen snel.
"We kunnen dramatische verschillen zien tussen de hersenen die we met onze technologie behandelen" en de hersenen beheersen, zei Sestan.
Etnische twijfels
Dr. Neel Singhal, een assistent-professor neurologie aan de Universiteit van Californië, San Francisco, die niet bij de studie betrokken was, zei dat het werk "tot nadenken stemmend" was, vanwege enkele van de ethische kwesties die naar voren werden gebracht. Hoewel wetenschappers bijvoorbeeld nog lang niet in staat zijn om de hersenfunctie te herstellen bij mensen met ernstig hersenletsel, als er enig herstel van hersenactiviteit mogelijk is, "dan zouden we onze definitie van hersendood moeten veranderen," vertelde Singhal aan WordsSideKick.com .
De onderzoekers zagen geen tekenen van bewustzijn en dit was ook geen doel van het onderzoek. In feite bevatte de synthetische bloedoplossing verschillende chemicaliën die neurale activiteit blokkeren, het soort activiteit dat nodig zou zijn voor bewustzijn.
Bovendien, als er een soort georganiseerde elektrische activiteit was verschenen - het soort dat nodig is voor bewustzijn -, waren de onderzoekers bereid om actie te ondernemen om die activiteit te stoppen door anesthesie te gebruiken en de hersentemperatuur te verlagen, zei co-auteur Stephen Latham, directeur van Yale's Interdisciplinair centrum voor bio-ethiek. Met andere woorden, het experiment beëindigen als dit is gebeurd.
In een commentaar dat naast de studie werd gepubliceerd, riepen Nita Farahany, een professor in de rechten en filosofie aan de Duke University, en collega's op tot meer richtlijnen rond de ethische kwesties die door de studie naar voren werden gebracht, die volgens hen "langlopende veronderstellingen in twijfel trekken over wat een dier - of een mens - levend. "
Dergelijke problemen zijn onder meer hoe bewustzijn te detecteren en hoe lang systemen als BrainEx moeten kunnen draaien.
Toekomstwerk
Omdat de studie slechts 6 uur duurde, is meer onderzoek nodig om te weten of BrainEx de hersenen langer dan deze keer kan bewaren.
Bovendien blijven er veel vragen over hoe vergelijkbaar dit model is met de hersenomgeving. Het systeem gebruikt geen echt bloed en de hersenen baden niet in vloeistof omdat het zich in de schedel bevindt, zei Singhal.
Maar als het systeem kan worden gebruikt in toekomstig hersenonderzoek, zou dit "kunnen leiden tot een geheel nieuwe manier om het postmortale brein te bestuderen", Andrea Beckel-Mitchener, de teamleider bij het BRAIN Initiative van de National Institutes of Health, dat de onderzoek, zei in een verklaring. "De nieuwe technologie biedt mogelijkheden om complexe cel- en circuitverbindingen en functies te onderzoeken die verloren gaan wanneer monsters op andere manieren worden bewaard", aldus Beckel-Mitchener. Het werk zou ook onderzoek kunnen stimuleren naar manieren om het herstel van de hersenen te bevorderen na verlies van de bloedtoevoer naar de hersenen, zoals tijdens een hartaanval.
Toch kwam de studie niet in de buurt van het kunnen herleven van een brein, varken of mens na de dood. 'Kortom, wanneer de hersenen de bloedsomloop verliezen, is het alsof een heel ingewikkeld gebouw zojuist in een miljoen stukjes is afgebrokkeld', zei Singhal. Het nieuwe werk suggereert dat deze methode "een deel van de fundering kan herstellen", maar er moet nog steeds de kathedraal van de hersenen bovenop die fundering worden gebouwd, zei hij.
