一位老年學家希望他保存的大腦能夠被重新激活。低溫保存更有可能用於器官移植。

L. Stephen Coles 的大腦安放在亞利桑那州一處儲存設施的容器中。十多年來，它一直被保存在約 −146°C 的低溫下，大部分時間未受打擾。

除了大約一年前，科學家們緩慢地將大腦取出拍照之外。幾年前，團隊取下了大腦的微小片段寄給 Coles 的朋友。Coles 是一位研究衰老問題的研究員，他對低溫保存學（cryonics）——即長期儲存人體和大腦，希望有朝一日能使其恢復生命——感興趣。在他去世前，他請低溫生物學家 Greg Fahy 研究保存程序對他大腦的影響。Fahy 說，Coles 特別好奇他冷卻後的大腦是否會破裂。

Coles 的大腦在他於 2014 年去世後不久就被保存了，但 Fahy 最近才開始分析這些樣本。他說，Coles 的大腦「保存得令人驚訝地完好」。

Fahy 是生物技術公司 Intervene Immune 和 21st Century Medicine（他也是該公司的執行董事）的首席科學官，他說：「我們可以看到（大腦活檢組織的）結構中的每一個細節。」他希望這意味著 Coles 的大腦在未來仍有機會被重新激活。

其他低溫生物學家則不那麼樂觀。明尼蘇諾大學從事低溫保存人體器官研究的 John Bischof 說：「這個大腦沒有生命。」

儘管如此，Fahy 的研究可以為尋找新方法研究大腦的神經科學家提供工具。雖然低溫保存後人體復甦可能聽起來像是科幻小說，但利用這項技術保存器官用於移植已經觸手可及。

Coles，一位老年學家，職業生涯的後期致力於研究人類壽命，他在因胰腺癌去世後選擇將其大腦進行低溫保存。

在他被宣告死亡後，Coles 的身體被保持在低溫狀態，同時被轉移到亞利桑那州的低溫保存設施 Alcor。他的頭部從身體上分離，一個團隊向他的大腦灌注了「低溫保護劑」（cryoprotective）化學物質，以防止其結冰。然後，他們將其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，他希望他的低溫保存大腦能被研究。數百人選擇將他們的大腦——無論是否連同身體——儲存在低溫保存設施中（目前 Alcor 儲存著 259 位個人的遺體，包括完整的身體或頭部）。但科學家們對這些大腦的狀況知之甚少，也沒有證據表明它們可以被恢復。

Coles 通過對長壽的共同興趣認識了 Fahy，並請他進行調查。

Fahy 說：「他認為如果他將自己進行低溫保存，我們可以從他的大腦中學到是否會發生破裂。」他解釋說，當器官放入 −196°C 的液態氮中時，通常會發生這種情況。極端的冷卻會在「系統中產生張力」，他說，「如果你敲擊它，它就會碎裂。」在保存過程中使用的稍暖的溫度下，這種破裂的可能性較小。

Fahy 從樣本採集時就參與其中。

Alcor 的研究主管 Nick Llewellyn 說：「Greg Fahy 在電話中協調了整個過程，包括活檢樣本的採集地點。」（Llewellyn 當時不在 Alcor，但他與同事討論了這個過程。）活檢樣本被儲存在液態氮中並標記給 Fahy。大腦的其餘部分被冷卻並保存在 Alcor 的溫度控制儲存容器中。

直到多年後，Fahy 才開始研究這些活檢樣本。他對低溫保護劑（一種有毒物質）可能如何影響腦細胞感興趣。先前的研究表明，用低溫保護劑灌注組織會扭曲細胞結構，實際上將其壓扁。

這是對低溫生物學家感興趣的將人體組織儲存在極低溫度下的眾多挑戰之一。雖然雞蛋和胚胎的玻璃化（vitrification）——將它們冷卻至 −196°C 並使其變成玻璃狀——已經相對常規（這部分歸功於 Fahy 在 1980 年代對小鼠胚胎的研究），但以這種方式保存整個器官要困難得多。難以均勻地冷卻較大的物體，它們容易形成破壞性的冰晶，即使使用了低溫保護劑，也容易破裂。

Fahy 發現，當他重新加熱和水合 Coles 的腦細胞時，它們的結構似乎在一定程度上恢復了。Fahy 在 Zoom 通話中展示了這種效果：「它看起來像這樣，」他用雙手做出祈禱的姿勢說，「然後它變回這樣，」他接著將食指和拇指連接起來形成一個三角形。

在他看來，組織的結構看起來也相當完整，儘管他承認，期望結構完好無損的純粹主義者會感到失望。他與同事們能夠看到細胞及其組成部分的顯著細節。Fahy 說：「沒有什麼我們看不到的。」他已在預印本伺服器 bioRxiv 上分享了他的研究結果，這些結果尚未經過同行評審。「看來（通過採用低溫方法）你可以保存一切。」

至於破裂問題，Fahy 說：「據我所知，（最初保存大腦的團隊）沒有觀察到任何裂痕。」Alcor 的團隊在採集活檢樣本時拍攝了大腦的照片，但他表示，這些照片後來因伺服器故障而丟失。在最近的照片中，大腦覆蓋著一層霜，這使得無法確定是否有裂痕。他補充說，試圖去除霜可能會損壞大腦，因此團隊決定保持原樣。

Fahy 和他的同事們使用化學物質對 Coles 的大腦樣本進行了「固定」（fix），一旦它們被重新加熱。這個過程通常用於阻止新鮮組織樣本腐爛，但它也有效地殺死了它們。

但他認為他的研究結果表明，低溫保存小塊大腦組織並將其重新激活以了解它們如何工作可能是可能的。小鼠的功能恢復似乎是可能的——幾週前，德國的一個團隊展示了他們能夠恢復在 −196°C 下儲存的大腦切片。這些大腦樣本在冷卻和重新加熱後顯示出電活動。

如果低溫生物學家能夠在人腦樣本上取得同樣的成就，這些樣本可以為神經科學家提供對活體大腦如何工作的新的見解。

麻省總醫院的低溫生物學家 Shannon Tessier 說，大腦低溫保存「可以捕捉到大腦更複雜的細節。」她目前正在開發用於移植的器官保存技術。「能夠使用已故個體的大腦（可以）為研究工具箱增加一層。」

德州農工大學的低溫生物學家 Matthew Powell-Palm 說，Fahy 的論文展示了「當我們嘗試玻璃化一個一升、緻密、巨大的黏糊糊的東西時會發生什麼。」「我們現在有強烈的跡象表明，相當大的（組織和器官）可以通過灌注玻璃化（而不會形成過多冰晶）。」

我與所有科學家交談過，包括 Fahy，他們也在研究冷卻和保存器官用於移植的方法。這些器官供應短缺的部分原因是，一旦器官從捐贈者身上取出，通常必須在幾個小時內移植到受體身上。

Bischof，他也一直在開發新的器官低溫保存技術，他說，低溫保存可以爭取足夠的時間來利用更多器官，找到更好的器官捐贈者匹配，甚至可能準備受體免疫系統，使他們免於終身服用免疫抑制藥物。

Bischof、Fahy 和其他人迄今為止在他們的嘗試中取得了巨大進展，例如，他們成功地在兔子和大鼠身上取出、低溫保存和移植了器官。Bischof 說：「我們正處於人體規模器官低溫保存的邊緣。」

但當涉及到保存大腦時，捐贈並非目標。Coles 希望被重新激活——這是一個更宏偉的目標，取決於恢復大腦功能的能力。

Fahy 承認，雖然 Coles 大腦樣本的結構確實恢復了，但沒有證據表明細胞可以恢復生命並恢復電活動和功能性新陳代謝。「恢復其功能……那是另一回事了。」他說。

但他認為，成功的大腦低溫保存「是人類懸浮動畫的門戶，（這將使我們）有朝一日能夠到達星辰。」他還說，弄清楚人體保存將允許人們通過他所說的「醫學時間旅行」來避免死亡——前往一個未知的未來，屆時科學將找到治癒導致該人死亡的疾病的方法。「這將是一個最終目標。」

Alcor 的 Llewellyn 說：「我認為（大腦復甦的）機會相當低。」「我們需要的技術幾乎是難以想像的。」

Tessier 說，Alcor 和其他設施中已經儲存的大腦的保存方式「尚未被驗證可以用於復甦。」她認為，期望它們有一天能以某種形式復活是「一個相當大的、沒有科學依據的信心和希望的飛躍。」

正如 Powell-Palm 所說：「神經元有很多方式可能被毀。」