Замороженный мозг: исследователи идут на прорыв в сохранении функциональности нейронов

Крионика — это не только мечта о бессмертии, но и жестокая битва с физикой жидкостей. Главный враг здесь — лед. При замерзании вода расширяется, превращая нейронные связи в кашу, а мембраны клеток — в решето.

Фото: Designed by Freepik by freepik, https://creativecommons.org/public-domain/pdm/

Мозг человека

Однако международная группа ученых совершила прорыв: они научились замораживать мозговую ткань до экстремальных температур и "оживлять" её без потери функциональности. Это напоминает нажатие кнопки "пауза" на биологическом плеере, где после включения музыка продолжает играть с того же такта.

Метод витрификации: стекло вместо льда

Чтобы мозг не превратился в колотый лед, ученые использовали витрификацию. Это процесс, при котором биологическая ткань превращается в подобие стекла, минуя стадию кристаллов.

Воду в клетках заменили на коктейль из криопротекторов: диметилсульфоксида, этиленгликоля и формамида. Смысл прост: эти вещества мешают молекулам воды строить жесткие ледяные решетки.

"Главная проблема — токсичность. Если переборщить с химией, клетка задохнется от отравления. Если не долить — её разорвет лед. Мы работаем на острие бритвы, выверяя концентрацию до микрограмма", — объяснил в беседе с Pravda.Ru ученый-физик Дмитрий Лапшин.

Ткань гиппокампа охлаждали на медном цилиндре со скоростью 130 градусов в секунду до отметки в минус 196°C. В таком состоянии жизнеспособность мозга ставится на полный стоп. Молекулы замирают. Процессы гниения и распада невозможны.

Электричество и память: нейроны выходят из комы

Самое крутое началось после оттаивания. Исследователи проверили "дыхание" митохондрий и зафиксировали: клеточная энергетика восстановилась. Но жива ли личность?

Нейробиологи измерили электрическую активность. Нейроны не просто проснулись — они начали общаться. Баланс сигналов остался в норме, что исключало риск "короткого замыкания" или судорог.

Ткань сохранила способность к обучению. В нейробиологии это называется пластичностью. Если синапсы могут укрепляться после стимуляции, значит, регенерация нейронов прошла успешно. Структура считала информацию и была готова записывать новую.

"Это не просто сохранение клеток, это сохранение функции. Тот факт, что синапсы перезапускаются, подтверждает: сознание — это жесткая физическая архитектура", — подчеркнул в беседе с Pravda.Ru биофизик Алексей Корнилов.

Эксперимент на целом мозге: барьеры и циклы

Когда ученые перешли от кусочков к целому мозгу мыши, они уперлись в стену. Точнее — в гематоэнцефалический барьер. Эта защита мозга не пускала криопротекторы внутрь, вызывая жуткое обезвоживание. Орган буквально ссыхался, теряя половину веса. Чтобы решить проблему, применили пульсирующую подачу растворов. Это позволило "обмануть" фильтры организма.

Метод сработал. Нейроимпланты и чипы пока не нужны — биология справилась сама. После охлаждения до минус 140°C и долгого процесса вымывания химии, из мозга извлекли фрагменты, которые продолжали генерировать импульсы. Работа мозга была успешно восстановлена, несмотря на временную остановку всех реакций.

Зачем это нужно науке сегодня

Пока криостартапы обещают вечную жизнь, серьезная наука решает прикладные задачи. Во-первых, это коннектомика — создание 3D-карты всех связей мозга. Витрификация фиксирует ткани лучше любого формалина. Во-вторых, это возможность передавать живые нейронные сети между лабораториями по всему миру, как обычные посылки.

"Возможность заморозки образцов без их разрушения — это гигантский шаг для фармакологии. Мы можем тестировать препараты на одних и тех же сетях спустя месяцы", — отметила в беседе с Pravda.Ru специалист по инцидентам Анна Климова.

Эксперименты показывают, что смерть мозга — это не мгновенное событие, а процесс, который можно остановить. Как и в случае, когда восстановили кровообращение свиней после смерти, границы возможного в медицине стремительно раздвигаются. Главное — вовремя договориться с физикой и химией.

Ответы на популярные вопросы

Можно ли таким способом заморозить человека уже сегодня?

Нет. Технология отработана на микросрезах и мозге мыши. Масштабирование до размеров человеческого мозга требует решения проблем равномерного прогрева и выведения токсинов из огромного объема тканей.

Сохраняется ли память при такой заморозке?

Исследование показало сохранение механизмов формирования памяти (долговременной потенциации). Это дает веские основания полагать, что накопленный опыт остается "записанным" в структуре синапсов.

В чем отличие от обычной заморозки в холодильнике?

Обычный холод превращает воду в лед, который работает как тысячи крошечных ножей, разрезая клетки. Витрификация превращает воду в "сироп", а затем в "стекло", сохраняя структуру нетронутой.

Читайте также

• Боль уходит, если мозг поверит в природу: как виртуальный водопад облегчает страдания
• Многое знание умножает печаль: информационное загрязнение мозга
• Связь уровня образования и заболеваний мозга
• Способ перепрограммирования клеток костного мозга