（来源：科普中国）

转自：科普中国

很多科幻作品中都有关于冷冻睡眠的桥段：船员进入睡眠舱后，身体机能被暂停，直至飞船完成长达数十年的漫长航行，在抵达目标星球后才被重新唤醒。

在现实中，也有一些绝症患者通过冷冻的方式保存了自己的大脑，等待将来“换头术”变成现实的一天，可以换一副身体再次醒来。

最近，一项突破性研究让人类离科幻场景更近了一步——研究人员首次成功将小鼠大脑进行超低温玻璃化保存，并在复温后使其关键的神经功能——包括与记忆形成直接相关的机制——大部分恢复如常。

活体脑冷冻封存后被成功唤醒

长久以来，低温保存生物组织的梦想始终受制于一个简单的物理现象：冰晶。当组织被冷冻时，细胞内的水结成冰，体积膨胀，形成的锋利冰晶会像无数微型刀片，刺破细胞膜、切断神经元之间精细的连接，彻底摧毁组织的微观结构。对于大脑这样由近千亿神经元、百万亿连接构成的精密器官来说，传统冷冻无异于一场毁灭性的冰风暴。

在此之前，从未有实验能证明，一个大脑或任何复杂器官在深度冷冻后，其关键的生理功能可以得到恢复。

而德国埃尔兰根-纽伦堡大学的研究团队选择了一条不同的技术路径：玻璃化。其核心思路不是对抗冰晶，而是根本不让冰晶形成。

他们的方案是用特定配比的冷冻保护剂逐步替换脑组织中的大部分水分，随后进行极快速冷却，使剩下的水分来不及排列成冰晶，而是瞬间转化为一种类似玻璃的非晶体固态。这个过程，仿佛按下了生物时间的暂停键，将大脑的物理状态在分子层面近乎永恒地固定住。

研究人员首先在小鼠脑切片上测试他们的配方。在电子显微镜下，他们欣喜地看到，经历玻璃化与复温后，神经元细胞膜轮廓清晰，树突棘（接收信号的关键结构）的密度和长度与新鲜样本无异。这意味着大脑最精密的森林结构，在经历了 -150 摄氏度的严寒后，依然被完整保存了下来。

结构完整固然重要，但功能是否幸存才是真正的试金石。大脑的功能核心在于神经元之间的信息传递，尤其是长期增强效应——这是学习与记忆在细胞层面的物质基础。

实验给出了鼓舞人心的结果。在复温后的脑切片中，基础的神经信号传递得以维持。而最关键的长期增强效应，不仅依然能够被诱发，甚至在某一类神经连接中表现得比处理前更强。尽管其中机理尚未完全明了，但这明确表明，在低温暂停之后，存储记忆和形成新记忆的生理潜能被成功地保留了下来。

在脑切片实验取得成功后，团队向终极目标迈进：完整保存整个小鼠大脑。这一步的难度大幅增加，因为冷冻保护剂必须通过血管系统输送，并穿越血脑屏障。最初的尝试曾导致了灾难性脱水，大脑严重皱缩。团队最终通过脉冲式灌注结合补水的策略，部分解决了这一难题。

最终，在三分之一的成功案例中，对于复温后大脑的海马体齿状回区域的神经元，电生理活性得到了良好保存。虽然这只是完整大脑功能评估的一小步，但足以证明实验原理的可行性。

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对于研究神经系统疾病的科学家而言，他们未来或许能建立大脑组织的低温“银行”，随时取用保存完好的活体样本进行研究。这项技术或许还能为目前的不治之症患者提供一种未来选项，也为遥远的星际旅行设想了一种可能性。

当然，从一个小鼠大脑的初步成功，到安全应用于人类，中间仍有极其漫长的科学、技术与伦理之路需要探索。研究作者强调，这距离科幻中的“人体冷冻复活”或大型器官长期保存应用仍非常遥远。