很多人都會好奇，天才的大腦究竟長什么樣？
愛因斯坦的大腦就是因為這樣的“理由”被無奈解剖。愛因斯坦的遺愿是安詳離世，不希望自己的大腦或身體被用于研究。但一個震驚世界的事件發(fā)生了——1955年，愛因斯坦與世長辭，當晚值班的病理學家托馬斯·哈維把愛因斯坦的大腦偷走了。
為了揭開天才之謎，托馬斯·哈維將愛因斯坦的大腦切成了240塊，保存在火棉膠里（纖維素的某種又硬又堅韌的形態(tài)）?，F(xiàn)如今，普林斯頓大學醫(yī)學中心保管著170塊切片，還有46塊腦組織的薄片在費城馬特醫(yī)學歷史博物館展出，其他切片至今仍下落不明。
如果，我們大膽設想下，愛因斯坦的大腦沒有被切片研究，如今我們可以復活他嗎？如果當時大腦是被冰凍起來的，未來科技可以讓愛因斯坦恢復意識和聰明才智嗎？或許有這樣的機會。
不久前，復旦大學邵志成博士團隊成功將冷凍了18個月的大腦復活，這一研究成果已在《細胞》子刊上發(fā)表。（論文地址：https://www.cell.com/cell-reports-methods/pdfExtended/S2667-2375(24)00121-8）
該團隊提出了一種新型腦類器官冷凍保存技術MEDY，可用于保存人類腦組織和神經(jīng)類器官，為研究腦疾病的病理機制、腦損傷的類器官移植和藥物發(fā)現(xiàn)提供了新的途徑。那么，冷凍人腦如何能實現(xiàn)大腦的組織復活？復活后的大腦，學過的知識和曾經(jīng)的記憶也會完好保存下來嗎？從解凍人腦到人類永生，人類追求永生做了哪些事情？以下，Enjoy：
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復活“冰凍大腦”一共分幾步？
日常生活中，鮮肉或者水果凍過再解凍會變軟，人腦或類人腦組織也會遇到這樣的問題。
因為細胞中含有大量水分，一旦被凍，水的體積會膨脹，并形成尖銳的冰晶，把細胞“撐破”。因此，腦類器官冷凍保存的最大挑戰(zhàn)是避免或減少冰晶的形成。這也是學界一直需要攻克的難題。
以往的冷凍保存技術已被證明適用于胚胎干細胞、配子、胚胎、膠質母細胞瘤類器官、子宮內膜器官，這是因為膠質母細胞瘤和子宮內膜類器官都具有很強的增殖和再生能力，可以增加冷凍保存后細胞的存活并促進傳代后的恢復。但腦細胞含水量高達80%，對低溫損傷很敏感，傳統(tǒng)技術無法保存大多數(shù)功能性神經(jīng)元。
因此，復旦大學團隊在實驗過程中，先利用人類胚胎干細胞培育出大腦類器官，然后將其放入不同的化學藥劑中，冷凍至少48小時后再解凍，監(jiān)測其生長和細胞死亡情況。
MEDY對皮質類器官功能結構的保護
最終，研究團隊發(fā)現(xiàn)由甲基纖維素、乙二醇、DMSO和Y27632組成的化學藥劑效果最為理想——大腦類器官組織解凍后，死亡的細胞最少、生長得更多，這種藥劑被命名為“MEDY”。隨后，研究團隊不斷延長冷凍時間，發(fā)現(xiàn)大腦類器官最長的冰凍時間達到了18個月，腦器官解凍后依然有活力。
講完了冰凍過程，要說下如何解凍“大腦”。解凍步驟如下：1.將需要解凍的樣本（如腦類器官或腦組織）從液氮中取出；2.放到37°C溫度下使其盡快解凍；3.需要小心地將類器官轉移到含有10μM Y27632的W4培養(yǎng)基中培養(yǎng)兩天，然后繼續(xù)在37°C下培養(yǎng)；4.第三天起，使用不含 Y27632的W4培養(yǎng)基，繼續(xù)培養(yǎng)兩天。后續(xù)根據(jù)實驗需求，對解凍后的樣本進行進一步的處理和分析。
此外，為了擴大 MEDY 冷凍保存技術的潛在臨床應用，研究人員從一名9個月大、患有癲癇的女孩身上取出了3立方毫米的腦組織。解凍后，腦組織在實驗室培養(yǎng)物中存活了兩個星期，仍然保持著活躍狀態(tài)。
癲癇兒童來源的皮質類器官和活腦組織的保存情況
為了驗證MEDY冷凍保存后解凍的類器官是否仍然具有功能性神經(jīng)元活性，研究人員進行了鈣成像。經(jīng)過約20秒的刺激后，可以在MEDY冷凍保存的類器官中檢測到強烈的鈣活動。這意味著，冷凍保存后谷氨酸能突觸連接仍然得以維持。
RNA測序揭示了MEDY冷凍保存技術背后的基因表達變化
綜上所述，這些結果表明，在MEDY冷凍保存期間，皮質類器官的功能細胞結構可以得到很好的保存。
我們可以看到，這項研究展示了MEDY低溫保存技術在人類腦組織和神經(jīng)類器官保存方面的有效性和適用性，為腦科學研究和相關醫(yī)療應用開辟了新的途徑。
那么，如果當初愛因斯坦的大腦被冰凍，有沒有可能成功喚醒這位天才？坦白講，難度很大。該項實驗的研究人員也承認，MEDY低溫保存技術可以維持腦類器官的細胞多樣性、功能結構和神經(jīng)網(wǎng)絡活動，但很難在冷凍后保留神經(jīng)類器官的相同發(fā)育階段，對腦組織的保護可能有限，可能更適合保護腦組織的病理特征和一些神經(jīng)元的存活。如此看來，讓解凍后的大腦恢復如初，甚至具有主觀意識活動，這個科學難題更是無法證實。
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從冰凍大腦到冰凍人，人類永生有多遠？
從古至今，人類追求永生的愿望從未停歇。傳言，古埃及人制作木乃伊是為了他們在將來的某個神秘時候重新復活，開啟來世之旅。而冰凍大腦和人體發(fā)展至今，同樣是為了人類所期望的終極目標——長生不老。
而通過冰凍實現(xiàn)永生的暢想，最早始于20世紀中期。
1949年，英國生物學家波爾熱（C. Polge）和史密斯（A. U. Smith）偶然發(fā)現(xiàn)精子在甘油溶液中可以經(jīng)歷低溫冷凍而不死亡，使低溫保存作為低溫生物學的一個重要研究方向登上歷史舞臺。按照阿倫尼烏斯公式（Arrhenius equation）估算溫度對生化反應速度的影響，若一生物體在4℃下能存活2小時，則其在-40℃下可保存數(shù)日，-80℃下可保存數(shù)月，-196℃下甚至可以保存幾個世紀。
1962年，物理學講師羅伯特·埃廷格在《永生的前景》一書中提出了人體冷凍的概念。羅伯特博士認為人類也和這些生物一樣，具有“冷凍復活”的潛力?！?span style="font-weight: 700;">死亡是一個漸進的過程，如果身體被凍得足夠快，死亡是可以逆轉的?！?/span>
他還在書中寫道：“我猜，我們中的大多數(shù)將來會被用無損的方式冷凍起來。”2011年，他去世后，成為他自己創(chuàng)立的阿爾科冷凍研究所的第106個冷凍人。
羅伯特·埃廷格
實際上，在羅伯特·埃廷格提出這個概念之后，美國和其它國家掀起了人體冷凍運動，出現(xiàn)了包括紐約冷凍技術協(xié)會、加州人體冷凍協(xié)會等機構。但當時，羅伯特只是一個未來概念，沒想到真的有人愿意做第一個吃螃蟹的人。
詹姆斯·海勒姆·貝德福德是前加州大學伯克利分校心理學的一名教授，生前沉迷研究冷凍技術。1965年，身患癌癥的貝德福德得知自己時日不多，立下遺囑說明：自己愿意接受人體冷凍的實驗。于是，貝德福德死后就被立即冷凍，且將血液抽走，灌注了冷凍保護液，成為了全世界第一個被實施“人體冷凍”術的人。
貝德福德原定2017年解凍，但家人選擇再等50年，所以至今仍在冷凍中。而負責管理貝德福德的機構是美國“阿爾科生命延續(xù)基金會”Alcor。它是全球范圍內屈指可數(shù)的一家人體冷凍公司，成立于1972年，因重慶女作家杜虹在阿爾科冷凍大腦曾一度在國內引起轟動。
時至今日，全球范圍仍有不少人嘗試“人體冷凍”。《紐約時報》報道，截至2021年全世界大約有500人被儲存在冷凍艙中。但背后主要是四家人體冷凍公司在運作：除了上述的阿爾科（Alcor），便剩下美國的人體冷凍研究所（Cryonice Institute）、俄羅斯的KrioRus和中國的山東銀豐生命科學研究院。
但不同公司的冰凍技術也有差異。與阿爾科（Alcor）略有不同，美國冷凍機構 CI 使用的防凍劑名為CI-VM-1防凍劑，這是一種玻璃化溶液混合物，濃度為 70%。冰凍人體時，該溶液被放在冰箱至冰點以下，然后在人體的鎖骨插入插管，順著頸動脈進入心臟和大腦從而實現(xiàn)全身灌注。
而俄羅斯的KrioRus采用氣體路線，將一種混合惰性氣體注入人體后，開始降低溫度，讓細胞就會變成果凍狀物質，這種方式也可以避免形成結晶。此外，俄羅斯人體冷凍技術公司KrioRus還曾透露，用于深空飛行的“人體冷凍術”2032年可能面世。宇航員經(jīng)過漫長的“冬眠”后在太空艙“覺醒”，這種科幻片中的橋段也將成為現(xiàn)實？
山東銀豐生命科學研究院是中國唯一的人體冷凍研究中心，曾在2017年完成了中國本土第一例“冷凍人”展文蓮的手術。目前，展文蓮等“冰凍人”以頭朝下的姿態(tài)放置在一個容積2000升、高約4米的不銹鋼液氮罐內，里面溫度為零下196℃。在這之后，科研人員每天都來監(jiān)測罐內的液位、內外溫度以及罐體不同點的溫度，每隔10-15天，會向罐內補充液氮。
雖然，目前四大機構都沒有成功喚醒人類，但他們收取的手術費用和維護費用，相當不菲。譬如，“阿爾科生命延續(xù)公司”冷凍全身需要20萬美元+每年的維持費用，冷凍大腦也需要8萬美元+每年的維持費用；要在 CI 進行全身人體冷凍服務及貯存，終身會員的收費為2.8萬美元，非終身會員則為3.5萬美元。另外，隨時候命及運輸服務的收費為8.8萬美元至9.5萬美元。
要在銀豐研究院完成冰凍人體手術的費用構成：液氮罐，40萬；程序降溫設備，40萬；體外循環(huán)機，100萬；呼吸機，七八萬；冷凍保護劑的費用二三十萬，這還不包括專家費用，救護車費用等等。此外，人體進入低溫保存狀態(tài)后補充液氮，這項費用大約為每年5萬元。
用時間和金錢，真的能換一個長生不老的未來嗎？目前，任何一家研究機構都不能給出明確的回答。可以看到，全世界的冰凍人體和冰凍人腦案例，至今尚且沒有復蘇成功的案例。更有不少“冰凍人”，因為儲存公司破產而遺體解凍、腐爛……
冰凍不僅代表著無生命轟動的靜止，也預示著暫停。當生命按下暫停鍵，“冰凍人”一直在等待被輕輕喚醒的一天。因此，總是有人愿意相信那個未來，那個冰凍人張開雙眼的未來。
坦白說，他們的相信有一定科學依據(jù)?，F(xiàn)代超低溫生物學發(fā)現(xiàn)，人體細胞分裂的平均周期是2.4年，分裂50次就會壽終正寢。如果細胞分裂二十次的時候，放在-196℃超低溫下細胞的一切生命活動就會停止?？僧敾謴统睾?，細胞還能繼續(xù)剩下的分裂。這也正是冰凍人的科學依據(jù)。
同時，越來越多生物或生命體被冰凍數(shù)年后復蘇的案例也帶來了希望——美國全國廣播公司報道，2020年，一顆被冷凍了27年的胚胎被人“領養(yǎng)”后發(fā)育成正常的新生兒。這意味著只要胚胎在液氮中保存得當，理論上可以無限期具有活性。
同時，2023年發(fā)表在《公共科學圖書館：遺傳學》上的論文表明，研究人員復蘇了數(shù)條深埋在西伯利亞凍土層中、處于“隱生”（cryptobiosis）狀態(tài)下的年齡約為4.6萬歲的線蟲。未來，仿生型低溫保存技術或許成為今后突破人體低溫保存技術瓶頸的方向之一。
但冰凍人體的研究仍是人類的無人區(qū)。或許只有到了冰凍人“睜開”雙眼的那一刻，“冰凍復活”的質疑可能才會停止?？墒?，這又將需要等待多久？沒人能說清未來會怎樣。