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我们听说过肝移植、肾移植、骨髓移植,但是很少听说过脑移植。那么,现代医学能不能把一个人的大脑移植到另一个人身上?
至少目前还做不到。有神经外科专家认为,这类手术应该叫做躯体移植。因为人的自主意识和身份认知都储存在大脑里。如果换了一个人的大脑,那么这个人的身份认同、记忆和性格都会随之改变。
神经连接是最大的障碍
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抛开伦理和语义层面的争议,这类手术在技术上目前完全不可行。最大的障碍在于神经系统的连接。中枢神经系统包括大脑和脊髓,内部的神经信号连接极其复杂,外科医生至今没有找到办法让这些神经细胞顺利传递信号。
相比之下,周围神经的再生能力要好一些。从脑和脊髓向外延伸到全身各处的神经,在移植后有可能逐渐跟新的组织建立连接。但中枢神经系统就不同了。成年人中枢神经系统能否生成全新的神经元,科学界对此还有争议。即使有,数量也十分有限。神经元虽然可以在人的一生中建立新的连接,学习行为也正是通过这种方式完成的,但科学家还没有完全弄清楚这一过程的具体机制,更谈不上在移植手术中加以运用。
小脑移植为什么也不可能
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有人可能会想,不做全脑移植,只换掉一小部分脑组织会不会可行?答案同样是否定的。以小脑为例,小脑内部有数以百万计的特殊神经元,叫做浦肯野细胞。每一个浦肯野细胞都能接收来自数千个其他神经元的信号。这种连接数量是指数级的,远远超出了现有的技术能力。
从理论上讲,在脊髓位置完成脑和身体的结合相对容易一些。因为脊髓神经之间建立连接要比脑内部的神经元连接容易。手术可以缝合颈部的皮肤、肌肉、血管和骨骼,也可以对接脊髓神经,但神经信号能不能顺利传递过去,目前还没有办法解决。
截至目前为止,动物实验都没能成功
头部移植的实验其实很早就有人在做了。20世纪初,血管缝合技术问世之后,科学家就开始在动物身上尝试。当时大多数实验用的狗和猴子最多只能活几天。原因有两个:一是血管系统很难搭建好,二是当时没有有效的免疫抑制剂来控制排异反应。
到了1970年,有学者将猴子的头部移植到其他猴子的身体上。这些猴子术后能够咀嚼和吞咽食物,脑电图也显示它们的大脑处于清醒状态。但没有一只猴子活过九天。受到这些研究的启发,意大利一名外科医生在2013年提出了首例人类头部移植的构想,结果遭到了同行从伦理和技术层面的广泛反对。
未来医学,神经元或可修复
既然换整颗大脑行不通,科学家把目光转向了修复。干细胞或者类器官移植,或许能在未来修复受损或病变的脑组织。相比成熟的神经元,经过定向培育能够分化为神经元的干细胞,融入原有神经回路的可能性要高一些。
理想状态下,这些干细胞可以从患者自身的组织中提取,这样可以降低免疫排异反应。标准的捐献细胞株也可以使用,只是需要更严格的质量控制。目前,针对帕金森病、中风、脊髓损伤和癫痫的干细胞疗法已经进入了临床试验阶段。
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当然,这种技术也有风险。分化不完全的干细胞可能在移植后形成肿瘤,成功分化的神经元也有可能扰乱原有的神经信号传导。研究人员说,最关键的难题在于如何让移植细胞分化成需要的细胞类型,如何确保它们融入指定的局部神经回路。
利用干细胞培育的类器官也能移植到脑部。2023年的一项研究表明,人脑的类器官可以修复大鼠受损的大脑皮层。不过这类疗法距离临床应用还有数年时间,而且类器官移植的侵入性更强,还需要解决新生组织的血液供给问题。目前的现状是,换掉大脑还做不到,但通过干细胞修复部分脑组织,已经有了初步的探索。
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有肝移植、肾移植、骨髓移植……为什么没有听说过脑移植?-----兰世亭医学健康科普第4320帖
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