#健闻登顶计划##大脑科学# 科学家首次恢复冷冻小鼠的大脑活动!在科幻电影中,人类可以进入“冷冻休眠”,要么因为拓展其他星球,旅途遥远,人的寿命不够瞧的,要么因罹患绝症,把希望寄托于未来,数十年后唤醒,身体和记忆都完好无损。这种“冷冻睡眠”(cryosleep)长期以来只是科幻。但一项发表于《美国科学院院刊/PNAS》的研究让这一概念向现实迈出了一小步:科学家首次在深度冷冻后恢复了小鼠大脑的部分功能活动。国际科学权威杂志《自然》做了新闻解读。
科学家尝试冷冻脑组织“复活”已有很长历史。早在1953年,研究人员就证明:胚胎鸟类的大脑组织可以在冷冻后存活。随后几十年,科学家也发现胎儿或培养的神经细胞在冷冻后可以保持一定活性。
但问题始终存在:成年哺乳动物的大脑几乎无法恢复正常神经功能。原因很简单——
冰晶!传统冷冻过程中形成的冰晶会刺破细胞膜、破坏神经连接,导致脑组织的精细结构被破坏。一旦突触连接被破坏,大脑最核心的功能就无法恢复。
关键突破一:这项研究的核心突破,是一种“无冰冷冻”技术——vitrification(玻璃化)。用多种低温保护剂替代细胞内部分水分,极快降温,让组织直接进入一种类似玻璃的状态。在这种状态下:分子完全停止运动,不会形成破坏结构的冰晶。
研究人员将含海马体的小鼠脑组织切片(厚约350微米)处理后:用液氮迅速冷却到 −196℃,在 −150℃下保存。保存时间从10分钟到7天,随后再缓慢复温。
结果令人惊讶!神经结构保持完整:显微镜下,神经元膜和突触结构都没有明显破坏;细胞代谢恢复:线粒体功能检测显示,能量代谢基本正常;神经信号恢复:电生理记录发现,神经元能够再次产生电活动,对刺激的反应接近正常水平;学习记忆机制依然存在:这是关键——研究人员检测到一种重要现象:长时程增强(LTP),这是学习和记忆形成的核心神经机制。
关键突破二:这项研究的意义远远不只是科幻。神经科学实验将被彻底改变:如果脑组织可以冷冻保存并恢复功能,未来科学家可以将实验样本保存并在不同时间研究,在不同实验室之间共享脑组织,可显著提高神经科学研究的重复性和效率;可建立“器官银行”:冷冻保存神经组织,对器官移植医学具有巨大潜力;为脑损伤和疾病治疗提供新思路:严重脑外伤、脑卒中和手术期间脑保护,如能暂时让脑组织进入“暂停状态”,再恢复功能,医学治疗方式可能发生重大改变。
目前距离真正的“冷冻大脑”还有很大距离,但大脑科学已经迈出关键一步!
