В сотрудничестве с Сергеем Чечулиным впервые в мире создают аппарат искусственного кровообращения - автожектор. Благодаря этому аппарату было доказано, что голова может жить отдельно от тела, так с помощью автожектора собачья голова жила 1 час 40 минут . Лежащая на блюде собачья голова открывала и закрывала глаза, высовывала язык, реагировала на прикосновение и даже проглатывала кусочек сыра или колбасы. Также учёный-экспериментатор Владимир Демихов в 1954 году занимался пересадкой второй головы собаке (всего им было создано 20 двухголовых собак).
Практические трудности
При пересадке мозга существует несколько серьёзных трудностей, без решения которых не удастся произвести успешную трансплантацию :
- Реиннервация - восстановление проводящих путей в центральной нервной системе.
Дело в том, что головной мозг связан с телом огромным количеством нервных волокон и проводников, многие из них проходят через спинной мозг , но разрушенные или повреждённые пересечённые нервные волокна головного и спинного мозга в дальнейшем сами практически не регенерируют, то есть не восстанавливаются.
Решение: искусственная регенерация нервных волокон.
- Тканевая совместимость - если ткань различается с тканью организма, то начинается отёк. Отёк начинается не сразу, а через несколько часов или дней. Является основной и главной причиной гибели мозга при трансплантации. Имеет свои специфические особенности, отличительные от преодоления тканевого барьера при пересадке внутренних органов.
Решение: изучение процессов тканевой совместимости, подавление отторжения.
- Регенерация нервной ткани - при пересадке мозга почти всегда повреждается нервная ткань , сама она регенерирует плохо.
- Иммунобиологическая реакция организма - неизвестно, как отреагирует иммунитет тела реципиента на новый головной мозг , возможно иммунитет может дать сбой или даже перестать работать.
- Техника проведения операции - так как головной мозг связан с телом огромным количеством нервных волокон и проводников, следует все их сшить, что само по себе является очень сложной задачей, в противном случае человек или животное не сможет «управлять» своим новым телом.
Применение в будущем
В массовой культуре
Впервые это понятие встречается в фантастической литературе начала XX века. Как правило, авторами заявлялось, что подобные операции в созданном им мире выполняются для сохранения сознания общественно значимых людей, и для того, чтобы скрывать преступления, путём смены тел. Также в некоторых произведениях можно встретить описание пересадки мозга как методики продления жизни.
- В произведениях Александра Беляева «Изобретения профессора Вагнера » осуществляется пересадка мозга человека, погибшего в результате несчастного случая, в тело слона. В произведении «Голова профессора Доуэля » осуществляется пересадка головы на тело погибшего от несчастного случая.
- В фильмах ужасов «Франкенштейн» (1931) , «Проклятие Франкенштейна» (1957) , «Месть Франкенштейна » после трансплантации мозга оживает созданный
Уже давно не является чудом трансплантация различных органов: сердце, почки, печень, костный мозг успешно приживаются в новом теле. Однако до сих пор недоступной являлась операция по пересадке мозга от одного человека другому, хотя ученые-медики неустанно ведут поиск решения этой задачи.
Центральный отдел нервной системы требует к себе особого подхода. Когда врачи будут без проблем проводить подобные операции? Какова стоимость пересадки мозга? И кем станет человек (тело, получившее мозг): самим собой или тем, кто являлся прежним хозяином нового органа? Эти и другие вопросы интересуют многих. Но, пожалуй, самым интригующим вопросом остается: обеспечит ли пересадка вечную жизнь и человеческое сознание? Чтобы ответить на них, нужно сделать небольшой экскурс в историю.
Трансплантация головного мозга - перенос его хирургическим способом в другое тело с сохранением личности пациента.
История развития: можно ли сделать пересадку мозга
Эксперименты ведутся с прошлого столетия на подопытных животных:
- В середине 20-х годов впервые на планете, ученые С. Брюхоненко и С. Чечулин, благодаря созданному ими автожектору, аппарату искусственного кровообращения, доказали возможность раздельного существования собачьей головы без тела. Она могла двигать глазами, языком, реагировать на касание, мало того – глотать кусочки пищи. Голова животного прожила на блюде почти два часа.
- А в середине 50-х В. Демихов «пришил» вторую голову двадцати собакам.
- В начале 70-х американский нейрохирург Р Вайт смог поддерживать два дня в живом изолированном состоянии обезьяний мозг. Несколькими годами позже Вайту удалось трансплантировать крысьи и обезьяньи головы другим животных, прожившим в два раза больше, чем изолированный мозг обезьяны. Ученый не смог добиться соединения спинного со стволом головного мозга, поэтому неподвижное туловище служило искусственным помощником жизни головы. Гибель мозга и в том и другом случая наступала по причине отека, развивающегося в разное время
- В начале 80-х частичная пересадка мозга была успешно проведена Д. Кригер от одной мыши в полость мозга другой с целью замены больного участка на здоровый. Лишь одна попытка из восьми оказалась неудачной.
Ученые, почти сто лет изучая столь важный вопрос как пересадка головного мозга, так и не пришли к консенсусу о возможности этой операции. Притом что всего несколько десятилетий назад трудно было вообразить, что человеческая голова может быть трансплантирована на другое тело. Однако в 2017 году ученым-нейрохирургом С. Канаверо доказана такая возможность после успешно проведенной операции. Хотя в качестве пациента использовалось неживое тело.
Возможна ли пересадка мозга: что говорят ученые
По мнению А. Бордея, сотрудника Йельского университета, пересадка мозга возможна, но для достижения желаемого эффекта нужна трансплантация и спинного мозга, в противном случае человек будет лишен самостоятельного передвижения. Что же касается сохранения души и индивидуальности, то здесь сложно прогнозировать и дать однозначный ответ.
Ведь, когда растет, развивается тело, изменяется и мозг, поэтому при пересадке и регенерации личность человека непременно изменится. Только один шок оставит свой след.
По мнению профессора после трансплантации этого органа индивидууму не будет даровано бессмертие. Ведь мозг тоже стареет. Достижения науки с успехом позволяют , другие органы и даже сердце, но заменить мозг таким образом невозможно. Это чревато нейродегенерацией, которая приведет к образованию опухолей или снижению интеллекта.
По мнению другого ученого того же университета Х. Аббеда пересадка вполне реальна, но пока в будущем. Когда будет успешно решена проблема соединения головного со спинным мозгом пациента. Пока задача неразрешимая – травмы последнего чреваты необратимыми последствиями.
Когда же такое станет реальностью, то, как считает профессор, личность пациент приобретет вместе с трансплантированным мозгом – ведь именно он отвечает за данную особенность.
А вот другой ученый К. Славин убежден, что не за горами, когда нейрохирургия сможет подсоединять к мозгу тело, а не наоборот. И такие тела будут создаваться искусственно. Человек при этом сохранит полностью свою личность. Но он также солидарен с мнением других ученых, что даже это не обеспечит бессмертия. Для решения этой задачи, нужно отыскать средство, способное «завести» процесс обновления на клеточном уровне.
Какие открывает возможности
Если в будущем наука продвинет развитие технологий в этом направлении на такой уровень, что пересадка головного мозга человека станет вполне обычной процедурой, это позволит использовать ее, например, в таких ситуациях:
- при несовместимых с жизнью телесных травмах;
- для лечения онкологических болезней;
- при опасных врожденных телесных дефектах;
- для избавления от тяжелых психических заболеваний, лечимых только снятием симптомов;
- при сложных ожогах, охватывающих большую часть тела;
- при функциональном отказе органов.
Также может применяться при смене пола, для пересадки размороженного крионированного мозга в выращенное тело и решения других задач.
Как делают пересадку мозга
Как уже говорилось выше, ученому Р. Вайту полвека назад удалось трансплантировать обезьянью голову в туловище другой. Доктор Канаверо предлагает применять похожую методику. По его словам основной проблемой остается манипуляции со спинным мозгом и той и другой стороны.
Пересадка головы вместе с мозгом требует охлаждения тела до определенной температуры, после чего изъятия спинного мозга и замены одного другим, плюс к этому нужно будет соединить новое тело и голову, для чего применяется клей (неорганический полимерный). Этот метод использовался на подопытных собаках и других животных.
Сложность операции заключается в обратном совмещении всех артерий, мышц, нервов и многих других связей. Однако при восстановлении даже нескольких из них, уже можно надеяться, что пациент не будет обездвижен. После чего используется электростимуляция спинного мозга для обучения новым функциям нервных клеток.
Для операции нужно будет огромное количество врачей – не менее ста, чтобы за полтора суток провести ее. Головы должны удаляться одномоментным действием, на соединение их вновь отводится не более 60 минут – дольше этого времени мозгу человека нельзя оставаться, так как необходим постоянный приток кислорода и крови. На вопрос, сколько стоит пересадка мозга, нейрохирург Канаверо ответил, что в будущем эта операция будет стоить не меньше 9 миллионов фунтов стерлингов.
Для проведения операции по пересадке головного мозга, по мнению ученых, будет необходима бригада из сотни врачей
Особенности трансплантации мозга
Хотя это не столь масштабная операция, как пересадка головы, и не требуется перемещения всех мышц, сосудов, нервов и сухожилий, однако появляются сложности другого плана – неизвестна его реакция на замену туловища, другая конфигурация коробки черепа. Также имеются другие препятствия, без преодоления которых невозможна успешная трансплантация мозга:
- Восстановление проводящих путей в ЦНС (реиннервация). Нервные волокна и проводники в огромном количестве тесно соединены с мозгом, значительная их часть проходит через спинной мозг, и если они подвергаются разрушению, то, как правило, не способны восстанавливаться. Необходимо их искусственно регенерировать.
- Проблема отторжения тканей. Несовместимость их вызывает отек, он может проявить себя буквально через пару часов, а иногда дает о себе знать только спустя время, например, несколько суток. Отек при трансплантации – основная причина смерти мозга со своими отличительными особенностями. Потребуется решать проблемы совместимости тканей, подавлять отторжения.
- Регенерация нервных тканей. Сами они практически не восстанавливаются, а пересадка мозга человека всегда сопряжена ее повреждениями.
- Защитная реакция организма. Она не приемлет чужеродные тела, поэтому непредсказуемо ее поведение при трансплантации нового органа, может даже перестать функционировать. Для блокировки иммунитета пациента ему перед операцией назначают принятие иммуносупрессоров. Процент успеха возрастает, так же как, и заиметь заболевание.
Пересадка мозга человека – это крайне сложная операция. Техника проведения ее предусматривает не только решение проблем с сохранением невредимости мозга, но и того, как будет воспринят организмом шок, как сильно он скажется на психике. Кроме этого нужно будет до самой большой точности провести воссоединение всех тканевых участков, нервов, сосудов друг с другом. В случае повреждения нервных волокон мозг не будет отдавать сигналы телу, а значит, возникнет неправильная реакция на раздражители, утратится контроль над соответствующими тканями. В итоге новое тело станет «неуправляемым».
Для воплощения этой задачи С. Канаверо намерен использовать человеческие мозги, подвергшихся криозаморозке тел. Как считает ученый, не исключено, что ему дастся вдохнуть жизнь в первого замороженного пациента уже в 2018 году.
В заключение
Интерес к проблеме не утихает. Часто можно услышать вопросы: делают ли пересадку мозга? Если да, сколько стоит операция по пересадке мозга? Нейрохирургия не теряет оптимизма насчет возможности такой трансплантации в недалеком будущем, хотя воспользоваться такой операцией в скором времени вряд ли удастся простому смертному. Это будет доступно богатым, причем сильно богатым – по подсчетам стоимость составит не менее десяти миллионов евро.
Недавно в Польше 19-летняя пациентка начала общаться с хирургами во время операции по удалению раковой опухоли головного мозга.
Девушка очнулась от наркоза еще до окончания манипуляций врачей и рассказала им о своих домашних питомцах – кошках. Ее мозг при этом был открыт. Как полагают медики, молодая женщина была не в состоянии что-то видеть или чувствовать, однако это не помешало ей адекватно вести беседу. Быть может, какое-то воздействие на мозг привело к тому, что анестезия не подействовала. Но, так или иначе, вопрос о неизвестных возможностях мозга тоже пока остается открытым.
Почему пациенты во время операций на мозге вдруг начинают говорить? Может ли мозг существовать отдельно от тела? И для чего это нужно? Об этом «Росбалту» рассказал профессор, заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов на биологическом факультете МГУ Александр Каплан.
Часть операций проходит без общего наркоза
– Александр Яковлевич, вас удивил этот случай? Ситуация, когда пациент начинает непринужденно общаться под скальпелем нейрохирурга, – исключительное явление?
Ничего удивительного тут нет. Наверное, пятая часть подобных операций проходит вообще без общего наркоза. Врачи делают это умышленно: обкалывают обезболивающими веществами кожу на голове, а затем выпиливают кусочек черепа, то есть обходятся местной анестезией. Это важно, поскольку реакции находящегося в сознании пациента служат дополнительным контролем правильности действий хирурга. Например, если оперируется часть мозга вблизи моторных зон, то неосторожное касание их сразу же становится заметным - из-за этих действий начинают двигаться конечности или пальцы пациента.
- При этом врачи общаются с пациентом, задают ему вопросы?
Общаются, задают вопросы – именно так. Например, спрашивают: «Что вы чувствуете?» Человек может ответить: «Вот сейчас онемела рука». Для хирурга это руководство к действию. А если манипуляции происходят вблизи речевой зоны, пациента просят непрерывно говорить: если его речь начинает замедляться, а язык заплетается, это означает, что хирурги вышли за участок возможного оперативного вмешательства, надо отступить.
- В сообщениях о феномене пациентки, заговорившей с открытым мозгом, есть фраза: «Медики предполагают, что какое-то воздействие манипуляций на мозг привело к тому, что анестезия не подействовала…» Могло быть такое?
С научной точки зрения довольно трудно вообразить воздействие, из-за которого пациент вдруг выйдет из-под общего наркоза. Наркотизирующие вещества действуют напрямую на мембраны нервных клеток. Клетки подтормаживаются, и пациент теряет чувствительность, засыпает. Как же можно подействовать на мозг каким-нибудь словом или веществом, чтобы вдруг все его клетки пришли в норму разом?
Наркоз не зависит от какой-то конкретной области мозга - только от тотального действия анестетического вещества на все нервные клетки. Поэтому, в какую бы зону мозга вы ни «залезли», анестетик не исчезнет из крови, и его влияние на мозг тоже.
Мозг может прожить без тела три дня
- Насколько вообще можно раскрыть череп, чтобы пациент оставался в сознании и говорил? А совсем вынуть мозг из черепной коробки - это возможно?
На 10 кв. см, например. Потом черепную косточку, которую аккуратно выпиливают во время операции, вставляют обратно, и, как правило, происходит ее полное заживление. Конечно, такое воздействие должно быть коротким. Нельзя снять с мозга кусок черепа и пустить человека гулять. Естественно, что тут же произойдет заражение крови, и нескольких дней, а то и часов будет достаточно, чтобы наступила смерть. Но если действовать одномоментно, как при нейрохирургических операциях, то можно раскрыть большие области мозга - при этом сам он не повреждается и продолжает функционировать.
Эксперименты по пересадке мозга, насколько знаю, были, но ставились они не на людях, а на обезьянах. Делалось это в США. Мозг полностью вынимали из головы животного, после чего он плавал в физиологическом растворе отдельно от тела…
- Головной мозг отделяли от спинного?
Для нейрохирургии это не проблема. Проблема – насколько долго после этого головной мозг будет жить.
- А в другое тело его не «вставляли»?
Это не имело смысла: соединить все разрезанные нервы вне черепа все равно пока невозможно. Американцы хотели понять, насколько вообще реально выделить мозг из черепа, сохранив его жизнедеятельность. Они провели такую операцию, и более-менее удачно. Мозг обезьяны мог прожить отдельно до трех дней – но не больше. Пересадка - очень травматическая процедура, и, конечно, при этом мозг неизбежно повреждается. В черепной коробке находятся все его оболочки, нервы, сосуды, кровоснабжение… Вне ее он – глубокий инвалид.
- Как после пересадки определяли, что мозг жив?
Ученые регистрировали его электрическую активность. Но насколько она была нормальна? Авторы эксперимента об этом не сообщили…
Пересаживать голову – преступление…
- Почему на обезьянах это получилось, а об успешных экспериментах такого рода на людях ничего не слышно?
Я не думаю, что кто-нибудь проводил такие эксперименты с человеком. По медицинским показаниям подобные операции не нужны. А если медицинских показаний нет, то это стало бы уголовным преступлением.
- В том случае, если пациент не дал согласие на пересадку?
В любом случае. Даже если бы и дал, и если бы о своем безусловном согласии на эксперимент заявили все его родственники. Операция считается противоправной, когда проводится не по показаниям сохранения жизни. Это закон, принятый во всех цивилизованных странах, причем закон очень жесткий. Допустим, во время нейрохирургической операции вскрывается череп, и какой-нибудь любопытствующий ученый попросит хирурга выпилить кость немного больше, чем это необходимо. Что произойдет? Любой хирург откажется. Потому что, если он этого не сделает, то будет преследоваться по закону, а при летальном исходе - вплоть до наказания за убийство.
- Как же тогда быть тем ученым, которые хотят ставить эксперименты по жизни мозга вне тела?
Как при испытании лекарств – делать все сначала на животных. Понятно, что это длительная процедура. У нас в МГУ был опыт разработки лекарства, которое сейчас продается в аптеке. Так вот, на тестирование лекарства по всем статьям ушло 15 лет: 10 лет - на опыты с животными, и 5 лет - на клинические испытания.
Создание киборга
– Как известно, ведущие российские специалисты в области интерфейсов, робототехники и искусственных органов занимаются разработками создания протеза мозга, или помещения живого человеческого мозга в искусственное тело (аватар). В этом проекте принимаете участие и вы сами…
Задумки и разработки – все-таки разные вещи. Одно дело – продумывать варианты жизни мозга без тела, задавать верхнюю планку научному достижению. И совсем другое - делать реальные исследования. Во всех таких научных проектах, где речь идет о пересадке головы или изолированного мозга, нужно решать, прежде всего, чисто прикладные медицинские проблемы.
Например, у пациента часть мозга повреждена и перестала функционировать. Либо человек умрет, либо будет жить с чипом-протезом. Значит, нужно вести исследования для того, чтобы в итоге создать протез этого кусочка мозга. Может быть, прогресс покажет, что можно сделать протез и второго кусочка мозга, и третьего, и четвертого… До какого предела – предсказать невозможно. В США при экспериментах на крысах уже удается создать протезы части мозга, связанной с памятью. Скоро, видимо, это будет сделано на обезьянах. Однако придется еще очень долго доказывать, что все это хорошо, безопасно и может быть применено на человеке – например, для страдающих потерей памяти.
– Выходит, перемещение мозга в искусственное или другое живое тело все-таки возможно? Но как преодолеть барьер законов, которые не разрешают это сделать?
Очень просто. Во-первых, надо показать на животных, что это возможно. Предположим, доказали. Но мозг, который пересаживается в другое тело, будет вначале отсечен от всего – от слуховых и зрительных нервов, от спинного мозга, то есть от всех органов чувств. В чужеродном теле мозг все равно не будет ничего ощущать. И вот такой «слепой», ничего не чувствующий мозг, пересаживается в другой организм. Нужно пришивать к нему чужие нервы… А как именно? И что будет потом?
А если перемещать мозг в искусственное тело, то есть создавать киборга, – то какие функции будет выполнять мозг? Роль мощного процессора? В таком случае мы в явном виде нарушим права человека. Что произойдет с психикой, с личностью человека? Сохранятся ли у этого мозга высшие психические функции – сознание, мышление, эмоции? Ведь он будет поставлен в исключительные, небывалые, тяжелейшие клинические условия. Будет ли это нормальная психика - или уже непоправимо израненная?
Но вместе с тем, какие еще могут быть варианты, если тело уже не может поддерживать жизнедеятельность мозга? Трансплантация его в другой «носитель» может стать единственным возможным выходом. Значит, не надо останавливать подобные научные проекты. Они могут пригодиться в будущем – как минимум, в медицине.
Люди часто задаются вопросом: «Появится ли когда-нибудь возможность пересаживать человеческий мозг? И кто это будет после пересадки мозга - тот человек, чей мозг был взят в качестве трансплантата, или тот человек, тело которого получило новый мозг?» Ну и, наконец, станет ли постоянная практика пересадки головного мозга решением проблемы вечной жизни мозга и человеческого сознания? Вот как отвечают ученые.
Анжелик Бордей (Angelique Bordey) , д.м.н., профессор факультета нейронаук Медицинской школы Йельского университета:
1. [Возможна ли пересадка мозга?] Я не знаю, но почему бы и нет? Хотя и звучит жутковато. Для этого придется пересаживать не только головной мозг, но и спинной, иначе человек не сможет ходить.
2. [Сохранится ли при этом личность человека и его индивидуальность?] С психологической точки зрения это будет ужасно, поскольку наш головной мозг растет и развивается вместе с нашим телом. Поэтому личность может измениться просто под воздействием психологического шока.
3. [Можно ли будет благодаря этому жить вечно?] Нет. Наш мозг стареет с той же скоростью, что и все тело. Мы сможем использовать искусственные органы для замены сердца, легких, почек… но не мозга. Иначе мы умрем от рака или болезни Альцгеймера, или еще какой-нибудь болезни, вызванной нейродегенерацией. Или опустимся до уровня ребенка.
А теперь усложним вопрос: хотим ли мы жить вечно? А зачем? Ведь именно сознание того, что умрешь, заставляет нас жить.
Врач-нейрохирург Халид Аббед (Khalid M. Abbed) , профессор Йельского университета:
До пересадки человеческого головного мозга еще очень далеко, но когда-нибудь это станет возможным. Чтобы обеспечить пересадку головного мозга, необходимо решить главную задачу - найти способ соединения нервных волокон пересаженного мозга с собственным спинным мозгом пациента. Сделать это очень сложно, и именно поэтому тяжелые травмы спинного мозга имеют очень серьезные последствия и обычно неизлечимы.
Если бы пересадка головного мозга была возможна, то личность пациента, несомненно, подверглась бы изменению, он был бы больше похож на донора, чей мозг был использован. Дело в том, что головной мозг, в отличие от сердца, это тот орган, который отвечает за индивидуальные особенности личности.
Врач-нейрохирург Константин Славин , профессор Университета штата Иллинойс, Чикаго:
Да, я убежден, что настанет день, когда появятся «тела-трансплантаты», то есть к мозгу человека будет подсоединяться новое тело (а не мозг к телу). Если это произойдет, то можно будет дать человеку новое естественное или искусственное тело, оставив ему «родной» мозг, а вместе с мозгом сохранить его личность и индивидуальность. Это не значит, что человек сможет жить вечно, поскольку со временем мозг стареет и деградирует - и я не думаю, что мы сможем полностью остановить процесс старения.
Да! Нейрохирурги с оптимизмом относятся к теоретической возможности пересадки головного мозга человека, хотя это вряд ли произойдет в ближайшем будущем. Если ваш мозг пересадят кому-другому, вы сможете сохранить свою индивидуальность, хотя эта процедура станет для вас некоторым образом травмирующей, неприятной, да и вообще испоганит вам жизнь. И еще, пересаженный мозг не позволит вам жить вечно - на самом деле, оно вам надо?! (Вариант ответа: Конечно, нет, если к тому времени не изобретут секс-робота).
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.
