Частичное восстановление активности мозгов мёртвых свиней открывает интересные научные перспективы и, одновременно, порождает серьёзные этические вопросы.
Считается, что без крови головному мозгу долго не прожить. В течение нескольких секунд запасы кислорода истощаются, электрическая активность сходит на нет и наступает бессознательное состояние. Если не восстановить кровоток, то начинается цепная реакция, в ходе которой быстро, необратимо и в конечном итоге фатально нейроны теряют признаки жизни.
А может, дело обстоит иначе? По мнению группы учёных во главе с Ненадом Сестаном (Nenad Sestan) из Йельской школы медицины (Yale School of Medicine), этот процесс может длиться гораздо дольше и, возможно, идёт вперёд не так неизбежно или необратимо, как принято считать. Сестан и его коллеги продемонстрировали это весьма драматично: им удалось сохранить и восстановить признаки активности изолированного мозга, извлечённого из голов свиней, обезглавленных четырьмя часами ранее.
Полученные с бойни 32 свиных мозга команда учёных поместила в сферические камеры и, используя насосы, имитирующие удары сердца, заполнила питательными веществами и защитными химическими препаратами. Эта система, получившая название BrainEx, сохраняет общую архитектуру головного мозга и тем самым препятствует его деградации. BrainEx восстанавливает мозговой кровоток, возвращает кровеносным сосудам чувствительность к расширяющим лекарствам, останавливает процесс омертвения многих нейронов и других клеток, снова делает их способными потреблять сахар и кислород. Наблюдалось даже срабатывание некоторых спасённых нейронов. «Всё, что мы видели, удивляло», — говорит Звонимир Врселя (Zvonimir Vrselja). Бóльшую часть этого экспериментального исследования провели он и Стефано Даниэле (Stefano Daniele).
Часто предполагают, что при кислородном голодании нейроны очень быстро погибают, но уже много лет учёные фиксируют признаки того, что это не всегда так. Тем не менее, коллеги Джимо Борджигин (Jimo Borjigin) из Мичиганского университета (University of Michigan), когда она приступила к изучению мозговой активности умирающих крыс, уверяли её, что «стоит какой-то клетке лишиться кислорода — и в считанные минуты она погибает». Команда Сестана «показала, что клетки могут оставаться целыми не только несколько минут, но и несколько часов. Такого рода исследования необходимы, причём давным-давно».
Изолированный головной мозг в стеклянной банке — привычный и тревожащий образ научно-фантастических историй, но в этих историях мозг живёт, обладает сознанием и самосознанием. Ни в одном из трёх экспериментов Сестана такого не наблюдалось. Хотя отдельные нейроны срабатывали, не было ни малейших признаков скоординированной электрической активности всего головного мозга, указывающей на наличие восприятий, ощущений, сознания или даже жизни. Команда исследователей держала наготове анестетики — на случай, если будут зафиксированы какие-либо характерные для жизни мерцания, но ничего такого не появилось. «Когда головы свиней поступили в лабораторию, мозг, находившийся в них, был мёртвым. И в течение всего эксперимента он продолжал оставаться мёртвым», — говорит консультировавший команду Стивен Лейтем (Stephen Latham), специалист по этике Йельского университета (Yale University).
По этой причине Уинстон Чионг (Winston Chiong), невролог из Калифорнийского университета (University of California) в Сан-Франциско, заявил, что не видит в отчёте о данном исследовании «никаких фактов, вынуждающих усомниться в том, что смерть головного мозга является критерием смерти». Проблема констатации смерти обострилась примерно с 1968 года, когда были установлены критерии «смерти головного мозга» и врачи стали больше полагаться на эти неврологические признаки. Но смерть головного мозга обычно диагностируют при исчезновении активности во всех его частях — на такой стадии его омертвения, которая, по крайней мере на данный момент, всё ещё считается конечной и не допускающей улучшений. После того, как год назад журнал MIT Technology Review рассказал о работе Сестана, учёный начал получать электронные письма от людей, желающих узнать, не может ли он восстановить функционирование головного мозга их близких. Разумеется, не может. BrainEx — не камера воскрешения.
«Это исследование не ведёт к пересадкам человеческого головного мозга, — добавляет Карен Роммельфангер (Karen Rommelfanger), руководитель программы нейроэтики Университета Эмори (Emory University). — И я не думаю, что оно свидетельствует о приближении технологической сингулярности или о том, что радикальное продление жизни стало более вероятным, чем раньше».
Какой же смысл в данном исследовании? «Этот метод можно использовать для разработки инновационных способов лечения пациентов с инсультом и другими повреждениями головного мозга, и есть реальная потребность в таких способах лечения», — говорит Л. Сид М. Джонсон (L. Syd M Johnson), нейроэтик Мичиганского технологического университета (Michigan Technological University). Метод BrainEx вряд ли позволит полностью оживить мозг, омертвевший несколько часов назад, но, применённый через несколько минут после смерти, может оказаться более эффективным, предположил Яма Акбари (Yama Akbari), невролог отделения интенсивной терапии Калифорнийского университета в Ирвине. Кроме того, можно попробовать использовать данный метод в тех случаях, когда пациент с головным мозгом, страдающим от кислородного голодания, ждёт лечения и нужно сохранить его мозг живым и неповреждённым. «Это исследование — важная веха», — считает Акбари.
До реализации таких вариантов применения ещё далеко, но, по мнению Ниты Фарахани (Nita Farahany), специалиста по биоэтике из Дьюкского университета (Duke University), даже если они никогда не будут реализованы, «это уже впечатляющий прорыв». Хотя нейробиологи могут изучать выращенные в лаборатории нейроны или всматриваться в тонкие срезы мозговой ткани, трёхмерная сложность, делающая головной мозг головным мозгом, ускользает от них. Частично восстановив активность омертвевшего мозга свиньи, команда Сестана создала лучший на сегодняшний день модельный орган. Ирония ситуации, отмечает Фарахани, в том, что, «чем лучше модель, тем острее этические дилеммы».
Ни одно животное, добавляет Джонсон, не стало жертвой данного исследования: команда использовала мозги свиней, забитых на мясо. «Тысячи животных с развитым интеллектом были убиты учёными в ходе бесплодных поисков нейропротективных методов лечения, — говорит она. — Между тем, ежегодно в пищевой промышленности забивают миллионы животных, и это — богатый источник мозга для исследований, использование которого не причиняет никакого дополнительного вреда».
До воспроизведения экспериментов Сестана другими, независимыми командами учёных пока не дошло. И прежде чем кто-либо продвинет эту технологию вперёд или даже задумается над тем, нельзя ли испытать её на людях, необходимо рассмотреть ряд этических вопросов. Например, действительно ли можно не сомневаться в отсутствии сознания в частично возрождённом мозге? Лейтем, специалист по этике Йельского университета, не сомневается. Даже у людей, находящихся под наркозом, отмечает он, фиксируется скоординированная электрическая активность всего головного мозга, поэтому её отсутствие убедительно свидетельствует о том, что «ни о каком наличии сознания не может быть и речи».
Однако сознание — такой объёкт, который всё ещё трудно определить и, тем более, измерить. И никому ещё не приходилось измерять его, исследуя головной мозг, отделённый от остального тела. Как оценить наличие сознания, боль или страдание для мозга, «в котором восстановлены кровообращение и нервная активность, но отсутствует связь с внешними органами чувств?» — спрашивает Стивен Хайман (Steven Hyman), нейробиолог из Института Брода при Массачусетском технологическом институте и Гарварде (Broad Institute of Harvard and MIT). «Это огромная проблема, с точки зрения науки и политики», — подчёркивает он. А вот, что говорит Джонсон: «Я думаю, что вряд ли можно восстановить сознание или чувствительность в головном мозге, омертвевшем несколько часов назад, но я почти уверен, что если бы это и удалось, мы бы об этом не узнали».
Кроме того, неясно, почему не возобновилась скоординированная активность мозга, извлечённого из свиных голов. Потому, что учёные потеряли четыре часа? Потому, что лечение длилось всего шесть часов? А может, виноват способ забоя свиней? Или главную роль сыграло то, что в жидкость, которая прокачивалась через мозг, были добавлены химические вещества, снижающие нервную активность? (Они нужны для того, чтобы нейроны мозга, находящегося в состоянии кислородного голодания, не погибли от чрезмерного возбуждения). И если дело в этих блокаторах, может ли изолированный мозг обрести сознание при их отсутствии?
Решение этих вопросов, наверное, способно размыть границу между живым и мёртвым. Но команда Сестана совершенно не заинтересована в таком результате. Её следующий и единственный шаг — попробовать использовать BrainEx дольше. Если это приведёт к появлению признаков скоординированной нервной активности, «нам придётся на время свернуть исследование, — говорит Лейтем, — потому что у нас нет институционального органа, с которым можно консультироваться. Нам нужно будет создать его». Нынешние правила экспериментирования на животных исключают умерших или выращенных для употребления в пищу. Серая зона, создаваемая изолированным головным мозгом, в котором есть признаки клеточной активности и который то ли сознаёт, то ли нет, никак не регулируется.
Это хорошая иллюстрация известной проблемы нейробиологии: достижения в этой области — от сохранения омертвевшей ткани до выращивания сгустков мозговой ткани в пробирке — постоянно опережают процесс формирования этических норм, регулирующих подобные исследования. Команда Сестана «осознала, что вышла к размытой границе, и сделала всё — больше, чем обычно делают в подобной ситуации, — чтобы найти инструкции для дальнейшей работы, — говорит Фарахани. — Но оказалось, что инструкции ещё не разработаны».
В комментарии, сопровождающем исследование команды Сестана, Фарахани и другие специалисты предлагают несколько рекомендаций, которые нужно учитывать уже сейчас. Не следует устранять блокаторы нейронной активности, не выяснив характер их действия. Не следует проводить исследования, подобные данному, без анестетиков. Следует отдать приоритет поиску способов обнаружения нейронных сигналов, говорящих о наличии чувствительности или сознания. Исследование должно быть транспарентным. Внедрив эти принципы, некая организация, такая как Национальные институты здравоохранения (National Institutes of Health) или Национальные академии наук, инженерии и медицины (National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine), должна привлечь учёных и простых граждан к обсуждению этических границ нейробиологии и разработке чётких инструкций.
«Сначала нужно установить этические принципы работы с животными», — считает Фарахани. Если удастся оживить мёртвый мозг какого-то животного до того уровня, на котором возможна работа сознания, «что следует делать, а что нет? Сохранились ли воспоминания, самоидентификация? Животное не спросишь, а отвечать на эти вопросы надо. Каким образом?»
А что может измениться, если учёные перейдут от изолированного мозга к мозгу, который ещё не отделён от других органов? Или к исследованиям на людях? Если граница, за которой медицинское вмешательство бесполезно, станет размытой, не увеличит ли это дефицит трансплантируемых органов, который и без того огромен? Все эти вопросы для далёкого будущего, но ответить на них стоит уже сейчас, не дожидаясь, когда будущее станет настоящим.