研究人员恢复了四个小时的死猪脑的突触活动和循环

研究人员开发了一种高科技支持系统，该系统可以防止大型哺乳动物的大脑在死亡后数小时内迅速分解，从而可以研究某些分子和细胞功能。在美国国立卫生研究院脑部研究计划的资助下，研究人员开发了一种方法，可以为孤立的猪尸体脑提供人造血液，以防止退化，否则退化会破坏许多细胞和分子功能，使其不适合研究。重要的是，尽管研究人员发现通过血管和能量的使用可以保持一定的流动性，但脑回路中没有更高水平的功能活动。由康涅狄格州纽黑文市耶鲁大学医学博士Nenad Sestan博士领导的科学团队在《自然》杂志上报告了他们的发现。

美国国立卫生研究院国家心理健康研究所BRAIN计划负责人Andrea Beckel-Mitchener博士解释说：“这一研究领域可能会为研究死后大脑提供一种全新的方式。”“这项新技术为检查复杂的电池和电路连接以及以其他方式保存标本而失去的功能开辟了机会。它还可以刺激研究开发干预措施，以促进脑部血液流失后(例如心脏病发作)促进大脑恢复。”

研究人员研究完整的，分离的大型死后大脑的功能动力学的能力受到了细胞死亡，小血管的凝结和其他因失去血流和氧气而使组织降解的毒性过程的阻碍。冷冻和其他保存方法仅允许进行静态的显微镜，生化或结构分析。

为了克服这些局限性，Sestan及其同事创建了一个名为BrainEx的系统(“离体”之后)，该系统专门设计用于减弱导致死后大脑组织降解的某些过程。研究人员使用了来自猪肉加工厂的大脑，否则这些大脑将被丢弃。该系统涉及在正常的体温下，将称为BEx灌注液的溶液-一种保护性，稳定剂和造影剂的专有混合物，用作血液的替代物-泵入离体的大脑主动脉。

与灌注对照溶液的大脑相比，经BEx处理的大脑与灌注了对照溶液的大脑相比，分解后的大脑显示出减少的细胞死亡，保留的解剖结构和细胞结构，恢复的血管结构和循环功能，恢复的神经胶质炎性反应，突触时的自发神经活动和活跃的脑代谢。 。重要的是，没有全球性的电活动可以表明高阶功能，例如意识或知觉。

结果表明，通过密集的血管网络向大脑输送保护剂可能具有改善生存率和减少创伤后神经功能缺损的潜力。

研究人员认为，在潜在的未来应用中，BrainEx可用于测试实验药物如何影响大大脑复杂的3D布线。BEx系统还可以帮助研究人员使用死后脑标本来研究脑损伤对细胞和神经连接的影响。

塞斯坦说：“ BrainEx的细胞保护制剂有一天可能会应用于中风等疾病的治疗中。”“孤立的大型哺乳动物大脑恢复微循环，分子和细胞活动的能力被低估了。”

“大脑计划”的建立原则是，需要新的工具和先进的技术来加速科学发现，从而可以更好地理解大脑功能和人类疾病。尽管研究人员强调BrainEx为动物尸体大脑的科学探索提供了充足的机会，而又没有恢复脑回路活动，但他们指定了在技术发展时出现任何此类功能迹象的情况下，可以防止伦理界交叉的意外情况。

“作为医学研究人员，使用BRAIN Initiative研究人员开发的功能强大的工具来帮助揭示脑损伤和疾病的奥秘具有道德上的必要性，”生物伦理学系主任RN Christine Grady博士说。 NIH临床中心。“与研究人员合作，在开辟脑科学的新领域时，与研究人员一起认真思考并主动解决他们可能遇到的任何潜在的道德问题也是我们的责任。自2013年BRAIN计划启动以来，NIH一直在与专家合作解决这些问题。”

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