這位科學家重新加熱並研究了他朋友冷凍保存的大腦切片

L. Stephen Coles 的大腦被安置在亞利桑那州一個儲存設施的容器中。它在那裡以約 -146°C 的溫度保存了十多年，基本上未受干擾。

除了大約一年前，科學家們緩慢地提起這顆大腦為其拍照。多年前，團隊曾切下其中的一小塊送給 Coles 的朋友。Coles 是一位研究衰老的學者，他對人體冷凍技術（cryogenics）深感興趣——即長期儲存人體和器官，希望有朝一日能讓它們復活。在他去世前，他請求低溫生物學家 Greg Fahy 研究保存程序對他大腦的影響。Fahy 表示，Coles 特別好奇他冷卻後的大腦是否會產生裂縫。

Coles 的大腦在他 2014 年去世後不久便被保存起來，但 Fahy 直到最近才開始分析那些樣本。他說 Coles 的大腦「保存得驚人地完好」。

「我們可以看清 [大腦活檢結構中的] 每個細節，」Fahy 說道。他是生物技術公司 Intervene Immune 和 21st Century Medicine 的首席科學官（他在後者也擔任執行董事）。他希望這意味著 Coles 的大腦在未來的某個時刻仍有復活的機會。

其他低溫生物學家則沒那麼樂觀。「這顆大腦並非活體，」在明尼蘇達大學研究人體器官低溫保存方法的 John Bischof 說。

儘管如此，Fahy 的研究仍能為尋求研究大腦新方法的的神經科學家提供工具。雖然低溫保存後的人體復活可能仍屬於科學幻想，但利用這項技術保存器官以供移植已是指日可待。

大腦銀行

Coles 是一位老年學家，其職業生涯後期致力於研究人類長壽。當他死於胰腺癌時，他選擇將自己的大腦進行低溫保存。

在他被宣告死亡後，Coles 的遺體在被轉移至亞利桑那州的 Alcor 冷凍設施期間一直保持低溫。他的頭部與身體分離，團隊在他的大腦中灌注了防止凍結的「低溫保護」化學物質。隨後，他們將大腦從顱骨中取出，並冷卻至 -146°C。

Coles 還有另一個請求。作為一名科學家，他希望自己的低溫保存大腦能被研究。已有數百人選擇將他們的大腦（無論是否連同身體）儲存在冷凍設施中（目前 Alcor 儲存了 259 人的遺體，形式為全身或頭部）。但科學家對這些大腦發生了什麼知之甚少，也沒有證據表明它們可以被復活。Coles 與 Fahy 因對長壽的共同興趣而結識，他請求 Fahy 進行調查。

「他認為如果他接受低溫保存，我們可以從他的大腦中了解到是否會發生裂縫，」Fahy 說。他表示，當器官被放入 -196°C 的液氮中時，通常會發生這種情況。極端的冷卻會產生「系統張力」，他說：「如果你敲擊它，它就會碎裂。」在用於保存的稍高溫度下，這種裂縫發生的可能性較小。

Fahy 從取樣時就參與其中。

「我們讓 Greg Fahy 透過電話協調整個過程，[包括] 在哪裡進行活檢，」負責 Alcor 研究工作的 Nick Llewellyn 說。（Llewellyn 當時不在 Alcor，但他與同事討論過該程序。）活檢樣本儲存在液氮中並專門留給 Fahy。大腦的其餘部分則被冷卻並保存在 Alcor 的溫控儲存容器中。

恢復彈性

直到多年後，Fahy 才開始研究那些活檢樣本。他感興趣的是具有毒性的低溫保護劑可能對腦細胞產生了什麼影響。先前的研究表明，向組織灌注低溫保護劑會扭曲細胞結構，基本上是將其壓扁。

這是致力於在極低溫度下儲存人體組織的低溫生物學家面臨的眾多挑戰之一。雖然卵子和胚胎的玻璃化（將其冷卻至 -196°C 並使其基本上變成玻璃狀）已變得相對常規（部分歸功於 Fahy 在 1980 年代對小鼠胚胎的研究），但以此方式保存整個器官要困難得多。要以均勻的方式冷卻較大的物體非常困難，而且即使使用了低溫保護劑，它們也容易形成具破壞性的冰晶以及產生裂縫。

Fahy 發現，當他重新加熱並為 Coles 的腦細胞補充水分時，它們的結構似乎在某種程度上恢復了彈性。Fahy 在 Zoom 通話中演示了這種效果：「它看起來像這樣，」他雙手合十像在祈禱，「然後它恢復成這樣，」他補充道，將食指和拇指相連形成一個三角形。

對他來說，組織結構看起來也相當完整，儘管他承認，如果追求完美結構的純粹主義者可能會感到失望。他和同事們已經能夠在細胞及其組成部分中看到驚人的細節。「沒有什麼是我們看不見的，」Fahy 說。他已在預印本伺服器 bioRxiv 上分享了他的結果，該結果尚未經過同行評審。「看來 [透過低溫方法] 你可以保存一切。」

至於裂縫，「據我所知，[最初保存大腦的團隊] 沒有觀察到裂縫，」Fahy 說。他說，Alcor 的團隊在進行活檢時拍攝了大腦的照片，但這些影像後來因伺服器故障而丟失。他補充說，在最近的照片中，大腦覆蓋著一層霜，這使得無法看清是否有裂縫。他說，嘗試除霜可能會損壞大腦，因此團隊決定維持現狀。

重獲新生？

Fahy 和他的同事在重新加熱 Coles 的大腦樣本後，使用化學物質對其進行了「固定」。該過程通常用於防止新鮮組織樣本腐爛，但它也會有效地殺死細胞。

但他認為他的結果表明，低溫保存小塊腦組織並使其復活以了解其運作方式可能是可行的。功能恢復在小鼠身上似乎是可能的——幾週前，德國的一個團隊展示了他們能夠讓儲存在 -196°C 的腦切片復活。那些大腦樣本在冷卻和重新加熱後顯示出了電活動。

如果低溫生物學家能在人類大腦樣本上實現同樣的壯舉，這些樣本就能為神經科學家提供關於活體大腦運作方式的新見解。

麻省總醫院的低溫生物學家 Shannon Tessier 表示，大腦低溫保存「可以捕捉到更多大腦的複雜性」，她正在開發保存心臟、肝臟和腎臟以供移植的技術。她說：「[能夠] 使用來自已故個體的人類大腦，[可以] 為研究工具箱增加另一個層次。」

德州農工大學的低溫生物學家 Matthew Powell-Palm 說，Fahy 的論文展示了「當我們嘗試將一公升、緻密、巨大的黏性物玻璃化時會發生什麼」。他說：「我們現在有強烈的跡象表明，相當大的 [組織和器官] 可以透過灌注進行玻璃化 [而不會形成過多的冰]。」

我採訪過的所有科學家，包括 Fahy，也都在研究冷卻和保存器官以供移植的方法。這些器官供應短缺，部分原因是器官一旦從捐贈者身上移除，通常必須在幾小時內移植到受贈者體內。

Bischof 說，低溫保存可以爭取足夠的時間來利用更多器官、尋找更好的器官捐贈匹配，甚至可能為受贈者的免疫系統做好準備，使他們免於終身服用免疫抑制藥物。Bischof 也一直在開發器官低溫保存的新技術。

Bischof、Fahy 和其他人到目前為止在嘗試中取得了巨大進展，他們已經成功地對兔子和大鼠的器官進行了移除、低溫保存和移植。Bischof 說：「我們正處於人類規模器官低溫保存的門檻上。」

但當涉及到保存大腦時，捐贈並非目的。Coles 希望能復活——這是一個更宏大的目標，取決於恢復大腦功能的能力。

大腦復活

Fahy 承認，雖然 Coles 的大腦樣本結構確實恢復了彈性，但沒有證據表明細胞可以重獲生命並恢復電活動和功能性代謝。「恢復其功能……那是另一回事，」他說。

但他認為，成功的大腦低溫保存「是通往人類暫停生命（suspended animation）的門戶，這 [可能讓我們] 有朝一日能夠前往星際。」破解人類保存技術還能讓人們透過他所謂的「醫療時光旅行」來避免死亡——即前往未來某個不確定的時間，屆時科學將已經找到治癒導致該人死亡疾病的方法。他說：「這將是一個值得追求的最終目標。」

Alcor 的 Llewellyn 則表示：「我認為 [大腦復活] 的機會相當低。我們需要的那種技術實際上是難以想像的。」

Tessier 說，已經儲存在 Alcor 和其他設施中的大腦是以「尚未被驗證可用於復活」的方式保存的。她說，期望它們有朝一日能以某種形式重獲生命是「一種相當大的信念跳躍和希望，並非基於科學」。

正如 Powell-Palm 所言：「神經元有太多種方式會徹底報廢。」