Научници први пут оживели активност у замрзнутом, па одмрзнутом мозгу

У научној фантастици није реткост радња у којој криопрезервирани човек путује кроз време.Тело му је дубоко замрзнуто, а затим одмрзнуто, и поново пробуђено у следећој деценији или веку, са свим очуваним менталним и физичким способностима.

Истраживачи који покушавају криогено замрзавање и одмрзавање можданог ткива људи и других животиња, углавном младих кичмењака, већ су показали да неуронско ткиво може преживети замрзавање на ћелијском нивоу и, након одмрзавања, остати донекле функционално.

Међутим, није било могуће у потпуности обновити процесе неопходне за правилно функционисање мозга што подразумева неуронске активности, ћелијски метаболизам и пластичност мозга.

Тим научника из Немачке међутим, демонстрирао је метод за криопрезервацију и одмрзавање мозга мишева који оставља део функционалности нетакнутим.

Студија, објављена у часопису Proceedings of the National Academy of Sciences 3 детаљно описује употребу методе која се зове витрификација, а која одржава ткиво у стакластом стању, заједно са процесом одмрзавања који чува живо ткиво.

„Ако је функција мозга емергентно својство његове физичке структуре, како је можемо опоравити од потпуног застоја?“, пита Александар Герман, неуролог са Универзитета Ерланген-Нирнберг у Немачкој и главни аутор студије. Налази, каже он, указују на потенцијал да се једног дана заштити мозак током болести или након тешке повреде, успоставе банке органа, па чак и постигне криопрезервација целог тела сисара.

Кристали леда оштећују структуру ткива мозга

Главни разлог зашто се мозак бори да се опорави од смрзавања је оштећење изазвано формирањем кристала леда. Они померају или пробијају осетљиву наноструктуру ткива, нарушавајући кључне ћелијске процесе

„Поред леда, морамо узети у обзир неколико фактора, укључујући осмотски стрес и токсичност услед криопротектанта“, каже Герман.

Герман и његове колеге су се окренули методи криопрезервације без леда која се зове витрификација у настојању да сачувају функцију мозга.

Витрификација хлади течности довољно брзо да зароби молекуле у неорганизованом, стакластом стању пре него што имају прилику да формирају кристале леда.

„Желели смо да видимо да ли би функција могла да се поново покрене након потпуног престанка молекуларне мобилности у стакластом стању“, објаснио је Герман.

Прво су истраживачи тестирали своју методу на деловима мозга миша дебљине 350 микрометара, које су укључивале хипокампус, односно средиште мозга задужено за памћење и просторну навигацију.

Делови мозга су претходно третирани у раствору који садржи хемикалије за криопрезервацију пре него што су брзо охлађени течним азотом на -196 ºC. Затим су чувани у замрзивачу на -150 ºC у стакластом стању између десет минута и седам дана.

Након одмрзавања делова мозга у топлим растворима, тим је анализирао ткиво како би утврдио да ли је задржало било какву функционалну активност. Микроскопским анализама показано је да су неуронске и синаптичке мембране биле нетакнуте, а тестови митохондријалне активности нису открили метаболичка оштећења.

Електро-снимци неурона показали су да су, упркос умереним одступањима у поређењу са контролним ћелијама, реакције неурона на електричне стимулусе биле близу нормалних.

Хипокампални неуронски путеви су и даље показивали синаптичко јачање или „дугорочну потенцијацију“ која је у основи учења и памћења. Међутим, пошто се такви пресеци природно деградирају, посматрања су била ограничена на неколико сати.

Научницима остаје да даљим и обухватнијим анализама добију више података који би били корисни углавном у пракси, за чување органа.

Мритјунџај Котари, из Деппартмана за машинство на Универзитету Њу Хемпшир у Дарему, каже да студија унапређује најсавременију технологију криопрезервације можданог ткива: „Овакав напредак је оно што постепено претвара научну фантастику у научну могућност“. Међутим, додаје да примене попут дугорочног складиштења великих органа или тела сисара остају далеко изнад могућности студије.