Wissenschaftler reaktivieren Hirne längst geschlachteter Schweine

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Während Neuronen (grün), Astrozyten (rot) und Zellkerne (Blau) im Hippocampus des unbehandelten Gehirns eines seit 10 Stunden toten Schweins absterben und zerfallen (links) gelang es Yale-Wissenschaftlern nun diese durch den Einsatz einer Ersatzflüssigkeit noch Stunden nach dem Tod der Tiere zu reaktivieren (r.). Copyright: Stefano G. Daniele & Zvonimir Vrselja; Sestan Laboratory; Yale School of Medicine

Während Neuronen (grün), Astrozyten (rot) und Zellkerne (Blau) im Hippocampus des unbehandelten Gehirns eines seit 10 Stunden toten Schweins absterben und zerfallen (links) gelang es Yale-Wissenschaftlern nun diese durch den Einsatz einer Ersatzflüssigkeit noch Stunden nach dem Tod der Tiere zu reaktivieren (r.). Copyright: Stefano G. Daniele & Zvonimir Vrselja; Sestan Laboratory; Yale School of Medicine

New Haven (USA) – In Experimenten ist es Yale-Wissenschaftlern gelungen, Zellen in den Gehirnen bereits Stunden zuvor geschlachteter Schweine wiederzubeleben. Zwar erlangten die Tiere damit kein erneutes Bewusstsein, dennoch stellt das Ergebnis einmal mehr die Definitionsgrenze zwischen Leben und Tod in Frage.

Wie das Team um Nenad Sestan und Zvonimir Vrselja von der Yale School of Medicine aktuell im Fachjournal „Nature“ (DOI: 10.1038/s41586-019-1099-1) berichtet, zeigten sich in den insgesamt 32 untersuchten Schweinehirnen zwar zu keinem Zeitpunkt Signale, die auf eine koordinierte elektrischen Signalaktivität hindeuteten, wie sie für höhere Funktionen wie Bewusstsein und Intelligenz notwendig sind; dennoch begannen etwa Blutgefäße in den Hirnschnitten erneut die zugefügte experimentelle, sauerstoffreiche Blut-Ersatzsubstanz „BrainEx“ zu transportieren, bestimmte Hirnzellen zeigten erneut synaptische und metabolische Aktivität und reagierten sogar auf die Gabe von Medikamenten. Hinzu entdeckten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen in einigen Neuronen (Nervenzellen) in den Hirnscheiben sogar elektrische Aktivität. Zu dieser Zeit waren die Tiere bereits ganze vier Stunden tot und die Gehirne lediglich bei Raumtemperatur aufbewahrt. Kontrollexperimente mit unbehandelten und funktionslosen Substanzen zeigten – wie zu erwarten war – keinerlei Signale und Aktivitäten, stattdessen aber die bekannten und ebenfalls zu erwartenden Zerfalls- und Zersetzungsmerkmale.

“Wie wir zeigen, besitzt das intakte Gehirn eines großen Säugetieres die bislang unterschätzte Fähigkeit zur Wiederherstellung des Blutflusses und bestimmter molekularer und zellulärer Aktivitäten – und das noch Stunden nach Kreislaufstillstand“, so Dr. Sestan und erläutert weiter: „Wir haben es hier zwar nicht mit lebendigen, aber mit auf Zellebene aktiven Gehirnen zu tun.“

Zwar befinde sich die Studie noch ganz am Anfang und angedachte medizinische Anwendungen etwa bei der Behandlung von Hirnverletzungen oder Alzheimer sind noch gar nicht in Aussicht, doch bestätigen die Ergebnisse, dass einige Teile des Gehirns offenbar selbst nach dem Tod wieder aktiviert werden können.

Hintergrund
Bislang waren Biologen und Mediziner davon ausgegangen, dass gerade das Hirn nach dem Erliegen der Sauerstoff- und Blutversorgung sehr schnell – innerhalb weniger Minuten – unwiederbringlich geschädigt wird, seine Zellen absterben und sich die neuralen Verbindungen zersetzen. Dieser angeblich irreparable Zustand des Gehirns und der Ausfall entscheidender Hirnfunktionen gilt als Hirntod, dessen Definition auch eine entscheidende Rolle für die Organtransplantation spielt, da erst nach dem Hirntod Organe aus dem menschlichen Körper entnommen werden dürfen.

Ob die Methode jemals auch auf Gehirne verstorbener Menschen übertragbar sein wird, sei derzeit noch unklar, da der chemischen Ersatzlösung (BrainEx) viele Bestandteile fehlen, die sich von Natur aus im menschlichen Blut finden, so etwa das Immunsystem und andere Blutzellen, die das experimentelle System signifikant von einem biologisch-lebenden System unterscheiden. Zugleich unterstreichen die Wissenschaftler aber auch, dass zukünftige Entwicklungen diese Mängel beheben könnten, weshalb eine strikte ethische Überwachung entsprechender zukünftiger Experimente und Studien notwendig sei.

Zum Thema

Die Wiederherstellung sei von Bewusstsein nie das Ziel dieser Studie gewesen, unterstreicht einer der Ko-Autoren, Stephen Latham vom Interdisciplinary Center for Bioethics an der Yale University und erläutert, dass im Falle entsprechender Signale, diese durch den Einsatz von Anästhetika und dem unmittelbaren Absenken der Temperatur unterbunden worden wären.

Tatsächlich wiedersprechen die Ergebnisse nicht nur fast allem, was aus medizinischer Sicht bislang über die Haltbarkeit des Gehirns als Organ selbst und seiner Aktivität für möglich gehalten wurde, sondern wecken auch geradezu metaphysische Fragestellungen, stellt Gina Kolata in einem Artikel über die Studie in der „New York Times“ fest und zitiert hierzu die (nicht an der Studie beteiligte) Bioethikerin Prof. Nita A. Farahany von der Duke University: „Bislang kannten wir klare Linien zwischen etwas Lebendigen und etwas Totem. Jetzt müssen wir wohl eine Zwischenkategorie ‚teilweise tot‘ erfinden. Dass es so etwas geben könnte, hatten wir bislang nicht vermutet.“ Auch der Bioethiker Jonathan Moreno von der University of Pennsylvania (ebenfalls kein Mitautor der Studie) bemerkt: „Das ist wirklich wild. Wenn es jemals eine Sache gab, die einer öffentlichen Diskussion über die Ethik von Wissenschaft und Medizin wert war, dann gehört diese Entdeckung ganz klar dazu.“

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