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生與死的邊界:大腦瀕死時會出現“擴散性抑制”現象



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北京時間3月5日消息,據國外媒體報道,在生與死的邊界,有一種名為“擴散性抑制波”的現象??茖W家最初在兔子身上發現這種現象。哈佛大學生物學家亞里斯蒂德·萊奧(AristidesLe?o)在上世紀40年代發表的系列論文中描述道,他通過電擊、用玻璃桿戳、或切斷動脈血流供應等方法使失去意識的實驗動物大腦受傷之后,相應腦區的腦電活動忽然沉寂下來。

在受傷后的五分鐘內,該現象首先出現在受損部位,進而向更遠處腦區擴散,因此他將這種現象稱為“擴散性抑制”(spreading depression)。

而過了數十年之后,今年2月15日,一篇發表在《神經學年報》(Annals of Neurology)上的論文則描述了這一現象在瀕死人類腦細胞中的發生過程。

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為收集數據,研究人員在柏林和美國辛辛那提的醫院中設立了研究站點。在取得死者近親和其他法律代表的同意之后,他們報道了九位大腦中植有電極的病人生命最后幾分鐘的神經活動。這些病人所患病癥均需進行侵入性神經監測,所以當醫生終止他們的生命支持系統時,所需電極已經放置到位了。

這些病人有的經受了嚴重腦損傷,如一名47歲的男性,駕車時被火車撞上;還有一名57歲男性,從樓梯上摔了下來,其他人則患有心臟病、中風等疾病。所以在電極植入前,他們可能已經經歷了第一次“擴散性抑制”。論文中描寫的是他們去世前出現的最后一次抑制現象。

機體死亡時,腦細胞會向外噴濺帶電離子

和其它器官一樣,大腦也是由血肉構成的,主要由神經細胞組成。神經細胞需要依賴精細的化學平衡才能正常運作。此次發表的新論文首次深入研究了萊奧在兔子腦中發現的化學反應過程在人腦中的體現,結果發現機體即將徹底死亡前,經歷的過程十分相似。

神經細胞中充滿帶電離子,在自身與周邊環境間形成電位差,進而產生微弱的電信號。而作者在論文中寫道,要維持這一電位差,需要不斷付出努力,才能抵消想要消除電位差的電磁力。

為此,這些勤勞的細胞需要不斷從血液中汲取氧氣和化學能。而隨著機體死亡,大腦的血液供應停止,缺氧的神經細胞便需要盡可能積累起剩余的資源。在生命之火即將枯竭之時,四處發送神經信號無疑是對這些寶貴資源的極大浪費。因此,神經細胞會盡可能“平息”下來,將剩余能量用于維持內部電荷,徒勞地等待血流供應恢復正常。

負責觀察電極的研究人員發現,第一波抑制現象似乎并未向外擴散,而是在各處同時發生,就好像整個大腦的神經元同時對血液的干涸做出反應一樣。幾分鐘后,最后的、向外擴散的抑制波才姍姍來遲,像是細胞的化學儲備終于用盡、細胞中的離子滲透進周圍組織時的結果。

對瀕死的病人而言,這標志著大腦功能終止前的最后一刻。但他們也指出,這并不等同于真正的死亡。此前的動物研究顯示,如果在出現擴散波后迅速恢復血液和氧氣供應,神經細胞便可“死而復生”,恢復化學電位。只有在擴散波出現幾分鐘后,神經細胞才會真正到達某個“終止點”,從此再無回頭之路。




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