بازگشت به زندگی؛ دانشمندان در تلاش برای درمان مرگ با تکنیک‌های انقلابی

فناوری‌های خونرسانی مجدد که مغز را احیا می‌کنند، ممکن است حتی پس از ایست قلبی، مرگ را به وضعیتی بازگشت‌پذیر تبدیل کنند.

خلاصه مقاله:

پیشرفت‌های علمی نشان می‌دهد که شاید مرگ وضعیتی قابل درمان باشد و با استفاده از فناوری‌های جدید، ممکن است روزی مفهوم مرگ تغییر کند.
فناوری‌های خونرسانی مجدد می‌توانند مغز انسان را پس از ایست قلبی احیا کنند و مرز بین زندگی و مرگ را مبهم سازند.
استفاده از دستگاه‌های جدیدی مانند BrainEx و OrganEx به احیای اعضای بدن پس از مرگ کمک می‌کند و می‌تواند به نجات جان بیماران نیازمند پیوند اعضا منجر شود.

سر بریده خوک از کشتارگاه محلی آمده بود. این قسمت معمولا دور انداخته می‌شد، اما ورسلیا زونیمیر، دانشمند عصب‌شناس دانشکده پزشکی ییل و همکارانش دیده دیگری داشتند. آن‌ها چهار ساعت پس از قطع سر حیوان، مغز آن را از جمجمه بیرون آوردند. آن‌ها سپس عروق مغز مرده را به لوله‌هایی متصل کردند که ترکیب خاصی از مواد نگهدارنده را به عروق خونی آن پمپ می‌کرد و دستگاه پرفیوژن را روشن کردند.

در همین زمان بود که اتفاق باورنکردنی رخ داد. رنگ قشر مغز از خاکستری به صورتی تبدیل شد. سلول‌های مغز شروع به تولید پروتئین کردند. نورون‌ها به زندگی برگشتند و نشانه‌هایی از فعالیت متابولیک را نشان دادند که از فعالیت سلول‌های زنده قابل تشخیص نبود. عملکردهای اصلی سلول، فعالیت‌هایی که تصور می‌شد پس از توقف جریان خون به‌طور بازگشت‌ناپذیری متوقف شوند، بازیابی شدند. مغز خوک دقیقا زنده نبود، اما مطمئنا مرده هم نبود. اکنون این تیم برای اولین بار از تکنیک جدید روی مغز انسان استفاده می‌کند.

احیای مغز انسان مرده فواید پزشکی بسیاری خواهد داشت. پژوهشگران می‌توانند داروها را روی مغزی که ازنظر سلولی فعال است، آزمایش کنند و این امر بهبود درمان‌ها را به دنبال خواهد داشت.

تکنیک‌های مشابهی درحال‌حاضر برای حفظ بهتر سایر ارگان‌های انسانی برای پیوند نیز استفاده می‌شود. در کاربردی که شاید مفیدترین مورد باشد، شاید فناوری احیا امکان نجات افراد از آستانه مرگ را فراهم کند. مشکل اینجا است که این کار ازنظر اخلاقی با مسائلی همراه است و با نشان‌دادن انعطاف‌پذیری فوق‌العاده مغز، این سوال مطرح می‌شود که فرد واقعا چه زمانی از دنیا رفته است.

آنچه فکر می‌کردیم در مورد مرگ می‌دانیم

پژوهش پنج سال پیش ورسلیا و همکارانش روی مغز خوک‌ها جامعه پزشکی را شوکه کرد. هنک گریلی، کارشناس حقوق زیست‌پزشکی در دانشگاه استنفورد کالیفرنیا به خاطر می‌آورد: «وقتی خبر آن را شنیدم، حیرت‌زده شدم.» او تنها نبود.

لنس بکر از مؤسسه تحقیقات پزشکی فاینستاین در نیویورک می‌گوید این ایده که می‌توان مغز را از بدن جدا و از اکسیژن محروم کرد و برای چهار ساعت در دمای اتاق نگهداشت، برخلاف باور رایج مورد مرگ بود و ما در لحظه تعیین‌کننده‌ای برای تعریف زندگی و مرگ هستیم.

تعیین زمان مرگ هرگز به آن آسانی که فکر می‌کنید، نبوده است. یونانیان باستان قطع تنفس را به‌عنوان نشانه مرگ درنظر می‌گرفتند و برای بررسی این امر، شمعی را نزدیک دهان فرد نگه می‌داشتند. پزشکان در دوره‌های بعدی، مرگ را با تلاش برای شوک دادن فرد و پی بردن به این موضوع که آیا او مرده یا زنده است، تایید می‌کردند. برای مثال، آن‌ها انگشت فرد را روی شعله نگه می‌داشتند یا سوزنی را به بدن او فرو می‌کردند.

تعیین زمان مرگ هرگز به آن آسانی که فکر می‌کنید، نبوده است

در اوایل دهه ۱۸۰۰ پس از چندین مورد اعلام مرگ و تدفین نابجا، اجساد برای چند روز در سردخانه‌ها و بیمارستان‌ها نگه داشته می‌شد تا تجزیه آن تایید شود. مخترعان ماهر شروع به ثبت اختراع تابوت‌های امن با مجاری هوا و زنگ‌هایی کردند که امکان به صدا در آوردن آن‌ها از درون وجود داشت.

این روزها معمولا زمانی فرد مرده اعلام می‌شود که ضربان قلبش متوقف شده است (که به‌عنوان ایست قلبی شناخته می‌شود) و قابل بازیابی نیست. بریتانیا تعریف قانونی از مرگ ندارد. درعوض نظر پزشکی را می‌پذیرد. از سوی دیگر، در ایالات متحده، پزشکان در بیشتر ایالات‌ها برای تعریف مرگ به قانونی تکیه می‌شود که بیان می‌دارد وقتی فرد مرده است که توقف بازگشت‌ناپذیر عملکرد گردش خون و تنفس یا توقف بازگشت‌ناپذیر عملکردهای کل مغز ازجمله ساقه مغز در او دیده شود.

کلمه کلیدی در اینجا «بازگشت‌ناپذیری» است. تا همین اواخر، فکر می‌کردیم دو موضوع را به خوبی درمورد مرگ می‌‌دانیم. اول اینکه وقتی ضربان قلب متوقف می‌شود، فعالیت الکتریکی درون مغز در عرض چند ثانیه یا دقیقه متوقف می‌شود. دوم اینکه مغز در عرض ۵ تا ۱۰ دقیقه پس از شروع محرومیت از اکسیژن، صدمات جبران‌ناپذیری می‌بیند. اما مطالعات اخیر هر دوی این فرضیات را زیر سوال برده است.

بیایید با این تصور آغاز کنیم که فعالیت الکتریکی مغز پس از ایست قلبی کم می‌شود. جیمو بورجیگین، دانشمند عصب‌شناس دانشکده پزشکی میشیگان و تیمش برای مطالعه‌ای که سال ۲۰۲۳ منتشر شد، فعالیت الکتریکی مغز چهار فرد مرده را پیش و پس از قطع دستگاه‌های حمایت از زندگی تجزیه‌وتحلیل کردند. بورجیگین می‌گوید: «به جای کاهش فعالیت، به‌نظر می‌رسید کل مغز فعال باشد.»

در دو نفر از افراد، نواحی از مغز که وقتی فرد به دستگاه حمایت از زندگی متصل بود، خاموش بود، پس از جداسازی به‌طور ناگهانی فعالیت نشان دادند. امواج مغزی با فرکانس بالا که امواج گاما نامیده می‌شوند که نشانه‌ای از آگاهی هستند، نیز فعال شدند.

فعالیت همگام شبیه فعالیت مرتبط با حافظه و ادراک تا شش دقیقه پایدار بود. برخی از نواحی مغز به‌طور ناگهانی سعی کردند با قلب ارتباط برقرار کنند. این موج‌های فعالیت ابتدا کاهش یافتند، سپس سه بار شدت گرفتند. در برخی نواحی، فعالیت ۱۲ برابر بیشتر از زمانی بود که قلب فرد هنوز می‌تپید و او نفس می‌کشید. بورجیگین می‌گوید: «مغز درحال مرگ در واقع این تلاش عظیم نجات را آغاز می‌کند. اگر بتوانیم درک کنیم در این مرحله چه اتفاقی می‌افتد، شاید بتوانیم آن را احیا کنیم.»

«همه ما عادت کرده‌ایم که مرگ را به‌عنوان پدیده‌ای دوگانه درنظر بگیریم: یا زنده یا مرده»

ازآنجایی که افراد مورد مطالعه زنده نماندند، غیرممکن است که بدانیم آن‌ها در آن لحظات واپسین فعالیت مغز چه چیزی را تجربه کردند. اما این مطالعه به همراه مطالعات دیگر نشان داد، مرز میان زندگی و مرگ خط کاملا مشخصی نیست.

سام پرنیا، پژوهشگر قلب و ریه در دانشگاه نیویورک می‌گوید: «همه ما عادت کرده‌ایم که مرگ را به‌عنوان پدیده‌ای دوگانه درنظر بگیریم، به این شکل که زنده‌ایم و سپس مرده‌ایم. بیشتر مردم حاضر نیستند قبول کنند زیست‌شناسی به این شکل عمل نمی‌کند.» تیم او در سال ۲۰۲۳ فعالیت مغز را در ۵۳ فردی که پس از ایست قلبی درحال احیا بودند، ثبت کردند. با اینکه در این افراد فعالیت مغزی مشاهده نمی‌شد، ۴۰ درصد از آن‌ها بعدا فعالیت مغزی خود‌به‌خودی مرتبط با هشیاری را در جریان تلاش‌های احیا نشان دادند و این امر گاهی حتی تا یک ساعت پس از توقف ضربان قلب مشاهده می‌شد.

تیم پرنیا با برخی از افرادی که زنده ماندند و همچنین سایر افراد جامعه محلی که ایست قلبی را تجربه کرده بودند، صحبت کردند و متوجه شدند ۲۰ درصد از آن‌ها تجربه آگاهانه‌ای را به خاطر می‌آورند که زمانی که ضربان قلبشان متوقف شده بود، رخ داده بود.

گرچه برخی یافته‌های پرنیا را زیر سوال می‌برند، مطالعه او نشان می‌دهد در نقطه‌ی مرگ اتفاقی درحال رخ دادن است. پرنیا می‌گوید: «بدون فکر کردن به ماهیت آگاهی نمی‌توانید درباره مغز درحال مرگ صحبت کنید و این فقط مغز درحال مرگ نیست که درک ما از زندگی، مرگ و آگاهی را به چالش می‌کشد. خود مغز مرده نیز سوالاتی ایجاد می‌کند.»

بهینه‌سازی پرفیوژن

دلایل خوبی برای باور این موضوع وجود دارد که مغز بدون اکسیژن نمی‌تواند بیش از ده دقیقه زنده بماند: تلاش برای احیای فرد پس از این بازه زمانی خاص به‌ندرت موفقیت‌آمیز است و کسانی که زنده می‌مانند، غالبا دچار مشکلات شناختی می‌شوند. با‌این‌حال، اگرچه محرومیت از اکسیژن باعث مرگ سلولی می‌شود، آسیبی که به دنبال دارد، کمتر به مغزی مربوط می‌شود که اکسیژن دریافت نمی‌کند و بیشتر به آنچه هنگام احیای آن رخ می‌دهد، مربوط می‌شود.

وقتی خون غنی از اکسیژن به‌طور ناگهانی به سراسر بدن و مغزی که ایست خون یا فقدان اکسیژن را تجربه کرده است، جریان می‌یابد، این ورود مجدد و ناگهانی خون موجب آسیب‌هایی می‌شود که به «آسیب‌های خونرسانی مجدد» معروف است. فردهلم بایرسدورف از دانشگاه فرایبورگ این شرایط را به پای شکسته تشبیه می‌کند و می‌گوید: «اگر پایم بشکند و کسی به من کمک کند که بایستم، به من گفته نمی‌شود فورا راه بروم، زیرا پایم به درمان نیاز دارد. در مورد اندام‌های ما هم همین‌طور است. وقتی آن‌ها بدون اکسیژن می‌مانند، آسیب می‌بینند. نمی‌توانید فقط خون را پمپاژ کنید و انتظار داشته باشید آن‌ها مانند قبل عمل کنند. آن‌ها ابتدا باید درمان شوند.»

ورسلیا و همکارانش برای جلوگیری از آسیب‌های ناشی از خون‌رسانی مجدد در مغز خوک ترکیبی از داروها را تولید کردند که مسیرهایی را هدف قرار می‌دهد که معمولا موجب آسیب پس از ایسکمی می‌شود. این ترکیب شامل مولکول‌هایی که pH سلول را متعادل می‌سازند، داروهایی که از پاسخ مفرط سیستم ایمنی جلوگیری می‌کنند و همچنین آنتی‌بیوتیک‌ها است. آن‌ها دستگاهی شبیه دستگاه دیالیز را تغییر داده‌اند که برای زنده نگه داشتن سایر اعضای بدن در خارج از بدن طراحی شده بود.

دستگاه گروه ورسلیا که BrainEx نام دارد، می‌تواند ترکیب دارویی را به صورت ضربانی ازطریق شبکه شریانی مغز با فشاری مناسب نفوذ به سلول‌ها، پمپاژ کرده و مواد زائد را نیز پاکسازی کند. این دستگاه کارآمد بوده است. چهار ساعت پس از جدا شدن سرها، مغزها به BrainEx متصل شدند و احیا شدند، گرچه به نقطه هشیاری نرسیدند.

ورسلیا و همکارانش در مقاله‌ای که در سال ۲۰۱۹ منتشر شد، یادآور شدند که هیچ فعالیت مغزی مرتبط با ادراک مشاهده نکردند. در واقع، آن‌ها با پایان دادن آزمایش پس از شش ساعت و افزودن داروهای آرام‌بخشی که فعالیت الکتریکی را مهار می‌کردند به ترکیب مورد آزمایش، اطمینان حاصل کردند چنین اتفاقی رخ ندهد.

تکرار آزمایش روی مغزهای اهدایی انسان به سطح اطمینان بالاتری نیاز دارد: اگر شواهدی مبنی بر وجود عملکردهای مغزی شبیه هشیاری وجود داشته باشد، این سوال مطرح خواهد شد که آیا درحال انجام آزمایش روی فرد زنده هستند و اگر چنین است، چه حقوقی باید برای او در نظر گرفته شود؟ گریلی می‌گوید: «این موضوع ازنظر اخلاقی، قانونی و علمی بسیار پیچیده است.»

مدل مغز برای آزمایش داروهای آلزایمر و موارد دیگر

ورسلیا و همکارانش با دقت بسیار زیاد پیش می‌روند و اشاره کرده‌اند که گروهی گسترده‌ای از متخصصان اخلاق زیستی، حقوقی و پزشکی به آن‌ها مشاوره می‌دهند. ورسیلا می‌گوید: «مجبور بودیم روش‌های جدیدی توسعه دهیم تا مطمئن شویم هیچگونه فعالیت الکتریکی سازمان‌یافته‌ی مرتبط با آگاهی رخ ندهد.»

درحال‌حاضر پژوهشگران از فناوری احیای خون برای بازگرداندن هوشیاری به مغز انسان مرده استفاده نمی‌کنند. درعوض، ورسیلا و تیمش مغز را تا ۲۴ ساعت ازنظر سلولی فعال نگه می‌دارند تا درمان‌هایی برای بیماری‌هایی نظیر آلزایمر و پارکینسون را آزمایش کنند.

ورسلیا می‌گوید ساخت دارو برای بیماری‌های عصبی دشوار است زیر روش‌های کنونی برای آزمایش آن‌ها کافی نیستند. او می‌گوید: «به همین دلیل این حوزه از علم پر از ناشناخته‌ها است. ما حتی در خیلی از موارد نمی‌دانیم که آیا دارویی می‌تواند وارد مغز شود. اکنون می‌توانیم به این موضوع بپردازیم. این پژوهش‌ها پیامدهای چشمگیری برای انسان‌ها خواهند داشت.»

ورسلیا اذعان می‌کند که دیگران ممکن است تلاش کنند تا مغزهای مرده را در مقیاسی بزرگ‌تر احیا کنند. گریلی می‌گوید: «تلاش برای بازگرداندن مغز به زندگی، با تمام جنبه‌های آگاهی آن، چیزی کمتر از تلاش برای دستیابی به جاودانگی نخواهد بود.» او می‌گوید: «مغز زنده در جعبه بیشتر شبیه جهنم است تا زندگی، اما مردم حاضرند پول زیادی بدهند تا سرهایشان منجمد و نگهداری شود، درحالی‌که شانس‌ بازگشت به زندگی خیلی کم است. تعجب می‌کنم چرا تا حالا هیچ کسی این خدمات را نفروخته است یا من از این موضوع خبر ندارم».

اگر بازگرداندن مغز مرده به زندگی احتمالی جذاب، اما ازنظر اخلاقی حساس باشد، تحقیقات ورسلیا نشان می‌دهد که ممکن است بتوانیم در مغزها و بدن‌هایی که در آستانه مرگ هستند، مداخله کنیم. اگرچه او و همکارانش قصد ندارند کسی را در لحظه مرگ به دستگاه BrainEx وصل کنند، بلکه می‌خواهند از دانش خود در زمینه احیا برای نجات زندگی انسان‌ها استفاده کنند.

نجات اعضای بدن، نجات جان انسان‌ها

پژوهشگران در سال ۲۰۲۲ سیستم مشابهی به نام OrganEx را ساختند تا ترکیب مبتنی بر خونی را یک ساعت پس از توقف ضربان قلب خوک، به خوک کامل پمپاژ کند. آن‌ها دریافتند که درمان خونرسانی مجدد مرگ سلولی را در اعضای مختلف بدن کاهش می‌دهد و عملکرد مغز، قلب و کلیه خوک را بازیابی کرد. انقباض قلب شروع شد، متابولیسم مغز از سر گرفته شد و چندین ژن مرتبط با ترمیم سلولی فعال شدند. خوک با اینکه تحت بیهوشی بود، حرکات غیرارادی از خود نشان داد.

«شاید اگر افراد و دستگاه‌های مناسب وجود داشته باشند، در بسیاری از موارد قلب و مغز احیا شوند»

فناوری مشابهی برای زنده نگهداشتن اعضای انسان برای پیوند درحال آزمایش است. وقتی مرگ فرد اعلام می‌شود، آن‌ها به نسخه‌ای از OrganEx متصل می‌شوند و شریان‌های منجر به مغز بسته می‌شوند تا از سیستم جدا شود. با انجام این کار ارگان‌ها برای مدت طولانی‌تری زنده می‌مانند و مدت زمان بیشتری برای انتقال آن‌ها به مکان‌های موردنیاز فراهم می‌شود. ورسلیا می‌گوید: «تعداد اهداکنندگان کلیه ده برابر تعداد دریافت‌کنندگان است ولی هنوز فهرست انتظار بزرگی وجود دارد، زیرا نمی‌توانیم ارگان‌ها را به محل مورد نیاز برسانیم. این پیشرفت می‌تواند به نجات جان انسان‌های زیادی کمک کند.»

در همین حال، فناوری خونرسانی مجدد درحال‌حاضر به نگهداری بیشتر افراد پس از آسیب کمک می‌کند. محققان دانشگاه فریبورگ تحت سرپرستی بایرسدورف و شرکت فناوری آلمانی Resuscitec بیش از یک دهه صرف توسعه فناوری «رپرفیوژن خودکار کنترل‌شده کل بدن» یا CARL کردند که نسخه‌ای اصلاح‌شده از فناوری بای‌پس قلب و ریه به نام اکمو (ECMO) است.

درحالی‌که اکمو به‌طور موقت وظیفه قلب و ریه را با پمپاژ و تمیز کردن خون فرد پس از ایست قلبی به عهده می‌گیرد، CARL فراتر می‌رود و بدن را با یک ترکیب شامل هموگلوبین و ۱۳ مولفه دیگر که از آسیب ناشی از ایسکمی (کمبود خون و اکسیژن) به اعضا جلوگیری می‌کنند، پمپاژ می‌کند. این سیستم همچنین دارای دو پمپ است که حرکت ضربانی قلب را شبیه‌سازی می‌کنند و این امر کمک می‌کند ترکیب به تمام قسمت‌های بدن و مغز برسد.

نتایج اولیه آزمایش‌ها امیدوارکننده بوده است. معمولاً تنها حدود ۱ نفر از ۱۰ نفر که دچار ایست قلبی می‌شوند، زنده می‌مانند. اما در آزمایشی که توسط بایرسدورف انجام شد، افرادی که ضربان قلبشان متوقف شده بود و حدود یک ساعت تحت احیای قلبی ریوی قرار گرفته بودند، حدود یک ساعت تحت CARL قرار گرفتند. از این افراد، ۴۲ درصد زنده ماندند و ۷۹ درصد از آن‌ها عملکرد شناختی طبیعی داشتند. شرکت Resuscitec در سال ۲۰۲۳ CARL را به بازار اروپا معرفی کرد و اکنون در انتظار دریافت تایید سازمان غذا و داروی ایالات متحده است.

آیا مرگ می‌تواند وضعیتی قابل درمان باشد؟

درک بهتر ما از لحظات پس از ایست قلبی و امکانات احیای حیات، مرز بین مرده و زنده بودن را تیره و تار کرده است. بکر می‌گوید: «قبلاً اعلام مرگ بیمار ساده بود. می‌توانستیم با اطمینان بگوییم که قلبشان برای همیشه متوقف شده است، اما اکنون درمورد مرده بودن و زنده بودن تردید داریم.» او می‌گوید شاید اگر افراد و دستگاه‌های مناسب وجود داشته باشند، در بسیاری از موارد قلب و مغز احیا شوند. بایرسدورف می‌گوید: «با استفاده گسترده‌تر از CARL، خواهیم دید که اعضای بدن ما چقدر می‌توانند بدون اکسیژن زنده بمانند و شاید سپس مجبور شویم تعریف مرگ را تغییر دهیم.»

فعلاً در وضعیت مبهمی قرار داریم. بکر می‌گوید: «ممکن است مدتی طول بکشد، اما علم احیا به‌قدری پیشرفت خواهد کرد که افرادی که امروزه به‌طور معمول مرده تشخیص داده می‌شوند، دیگر به این شکل دیده نخواهند شد. این تغییری شگرف در درک انسان از زندگی است.»