ძუძუმწოვრების ტვინში ჟანგბადის მიწოდების შეწყვეტიდან 15 წუთში უჯრედების კვდომა იწყება. უჯრედების ნაწილი სკდება და მათი შიგთავსი გარეთ იღვრება, ნაწილში კი ქიმიური ნივთიერებების ძლიერი დისბალანსის გამო მემბრანა იშლება. ამ ყველაფერს საბოლოოდ ერთ დასასრულამდე, სიკვდილამდე მივყავართ.

დიდი ხანია მიჩნეულია, რომ ეს პროცესი ცხოველთა სამყაროში ფართოდ გავრცელებული და შეუქცევადია. ითვლება, რომ ტვინის უჯრედების დაღუპვის შემდეგ, მათი აღდგენა შეუძლებელია.

თუმცა ოთხშაბათს ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნებული კვლევა ამ რეალობას თავდაყირა აყენებს.

გამოქვეყნებულ კვლევაში იელის უნივერსიტეტის მეცნიერები ხსნიან, თუ როგორ შეძლეს ღორების დაღუპვიდან რამდენიმე საათში მათი ტვინების ნაწილობრივი გაცოცხლება.

თავდაპირველად, მეცნიერებმა 32 დაკლული ღორის ტვინები შეიძინეს, დაკვლიდან ოთხი საათის გასვლის შემდეგ ტვინები სისტემა BrainEx-ს მიუერთეს, რომელმაც სხეულიდან გამოცალკევებულ ტვინებში ჟანგბადი, საკვები და დამცავი ნივთიერებები შეიყვანა.

"ღორები" ამ დგომარეობაში 10 საათის განმავლობაში იმყოფებოდნენ, რის შემდეგაც მეცნიერებმა ნახეს, რომ გაცოცხლებული ტვინები, შესადარებლად არსებული საკონტროლო ტვინებისგან განსხვავებით, არ დაზიანებულან.

უჯრედები გამართულად მუშაობდნენ და მათზე დაკისრებულ ძირითად მოვალეობებს ასრულებდნენ — ითვისებდნენ ჟანგბადს და აწარმოებდნენ ნახშირორჟანგს.

აუცილებელია განვმარტოთ ერთი რამ, ეს უჯრედები (ნეირონები) ცოცხლები იყვნენ, თუმცა ისინი ერთმანეთთან კომუნიკაციას არ ამყარებდნენ, რაც ნიშნავს, რომ განცალკევებულ ტვინებში ცნობიერება არ წარმოშობილა. თუმცა ის ფაქტი, რომ უჯრედები ცოცხლები იყვნენ, ძალიან დიდი აღმოჩენაა.

"წინამორბედი კვლევები მიუთითებდა, რომ ჟანგბადის მიწოდების შეწყვეტიდან რამდენიმე წუთში უჯრედები სრულად იღუპებოდნენ. ჩვენ კი ვაჩვენეთ, რომ უჯრედების დაღუპვა ეტაპობრივი და თანდათანობითი პროცესია, ამ პროცესების ნაწილი კი შეიძლება შეჩერდეს, ან შებრუნდეს კიდეც", - აცხადებს იელის უნივერსიტეტის ნეირომეცნიერი და კვლევის ერთ-ერთი ავტორი ნენად სესტანი.

ეს არ არის ერთ-ერთი ჩვეულებრივი სამეცნიერო კვლევა. ცხოველების ნაწილობრივ გაცოცხლებულ ტვინებზე ექსპერიმენტების ჩატარება უცხო ტერიტორიაა, ასეთი შემთხვევისათვის ეთიკური ნორმები შემუშავებული არ არის.

"როცა კვლევას გავეცანი, გავოცდი. დამკვიდრებული ცოდნის მიხედვით, ტვინის უჯრედები ჟანგბადის არარსებობის შემთხვევაში 10-12 წუთში კვდებიან. სწორედ ეს არის სიკვდილის განმარტება, ადამიანებშიც. იდეა, რომ ოთხი საათის განმავლობაში ჟანგბადის, გლუკოზისა და სხვა საჭირო ნივთიერებების გარეშე ყოფნის შემდეგ, უჯრედებს ფუნქციონირების განახლება შეუძლიათ, გამაოგნებელია", - აცხადებს სტენფორდის სამართლისა და ეთიკის პროფესორი ჰენკ გრილი, რომელმაც კვლევა განიხილა.

მისი თქმით, ეს იმდენად უჩვეულოა, რომ შესაძლოა სიკვდილის ახალი განმარტების შემოღებაც კი იყოს საჭირო. ასვეე აუცილებლად განსახილველია მკვდარი ცხოველების ნახევრად გაცოცხლების ეთიკური მხარე. მაგალითად, რა ხდება იმ შემთხვევაში, თუ ღორის ტვინი, თუნდაც რომელიმე ერთ კონკრეტლ მომენტში, რაიმეს იგრძნობს?

რა მიზანი ჰქონდა ამ კვლევას?

ეს კვლევა უჩვეულო, მაგრამ ძალიან საინტერესოა. თუმცა, რა არის მისი მიზანი?

სისტემა BrainEx აშშ-ს ჯანმრთელობის ეროვნული ინსტიტუტის (NIH) პროგრამის, BRAIN-ის ფარგლებშია შექმნილი. ეს ბარაკ ობამას ერთ-ერთი ამბიციური პროექტი იყო, რომლის მიზანიც ადამიანის ტვინის სრული რუკის და მის შესასწავლად საჭირო ახალი ხელსაწყოების შექმნა იყო.

BrainEx ამ პროექტის მიერ შექმნილი ერთ-ერთი ასეთი "მოწყობილობაა."

ანდრეა ბეკელ-მიჩენერი NIH-ის პროექტ BRAIN-ის გუნდის ლიდერია, მისი თქმით BrainEx არის საშუალება, რომლითაც შეგვიძლია ტვინის სამგანზომილებიანი სტრქტურა სხეულის გარეთ შევისწავლოთ.

წარსულში მეცნიერები ტვინის ქსოვილებს ძირითადად პეტრის ფინჯანებზე სწავლობდნენ, ხოლო BrainEx ტვინის ახლებურად შესწავლის შესაძლებლობას გვაძლევს.

"უჯრედულად აქტიური მთლიანი ორგანო საშუალებას იძლევა, რომ შევისწავლოთ, თუ როგორ ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან ტვინის უბნები. პეტრის ფინჯანში ტვინის ქსოვილის ანათლის შესწავლით ეს შეუძლებელია", - აცხადებს დიუკის უნივერსიტეტის პროფესორი ნიტა ფარაჰანი.

მეცნიერებს იმედი აქვთ, რომ სრული, ნაწილობრივ ცოცხალი ტვინების შესწავლა ნეირომეცნიერული კვლევებისთვისაც სასარგებლო იქნება. ტვინის ასეთი მოდელი გამოსადეგი იქნება დაავადებების მიმდინარეობისა და მედიკამენტების გავლენის შესასწავლადაც.

მეცნიერები ასევე საუბრობენ ინსულტით ან სხვა მიზეზით დაზიანებული ტვინების აღდგენასა და მკურნალობაზე. თუმცა, კვლევის ავტორის თქმით, ის დარწმუნებული არ არის, რომ მსგავსი რამ შესაძლებელია.

როგორ მუშაობს BrainEx?

ღორების დაკვლიდან ოთხი საათის შემდეგ მეცნიერებმა მათი ტვინები BrainEx-ს მიუერთეს. მეცნიერები განმარტავენ, რომ BrainEx-ს ტვინის სრულად გაცოცხლების უნარი არ აქვს. "ეს ჩვენი მიზანი არ იყო", — აცხადებს სესტანი, "მიზანი იმის შემოწმება იყო, შევძლებდით თუ არა ამ მეთოდით ინდივიდუალური უჯრედების გაცოცხლებას."

BrainEx ხელოვნურ გულს წააგავს, საძილე არტერიის საშუალებით ტვინების შეერთების შემდეგ BrainEx მათში პერფუზატს, ანუ იგივე ხელოვნურ სისხლს ტუმბავდა, რომელიც ჟანგბადსა და საკვებ ნივთიერებებს შეიცავდა.

პერფუზატი შეიცავდა ქიმიურ ნივთიერებას, რომელიც ტვინის ქსოვილის დეგრადაციასა და აპოპტოზს (უჯრედების სიკვდილს) ამცირებდა. მასში ასევე შედიოდა ნეირული აქტივობის დამბლოკავი ნივთიერება, ამას ორი მიზანი ჰქონდა.

ერთ-ერთი მიზანი ნეირონების მიერ გამოწვეული ტოქსიურობის თავიდან არიდება იყო, — როდესაც ნეირონი დიდი ხნის განმავლობაში აგზნებულ მდგომარეობაში რჩება, მის გარშემო ქიმიური ნივთიერებების დისბალანსი წარმოიქმნება, რომელიც საბოლოოდ უჯრედების დაღუპვას იწვევს. მეორე მიზეზი კი ისაა, რომ მეცნიერებს სურდათ ტვინის "გამოღვიძებისა" და ნებისმიერი ტიპის ცნობიერების გაჩენის შანსი გამოერიცხათ. ავტორების თქმით, თუ ექსპერიმენტის პროცესში ელექტროენცეფალოგრამა ცნობიერებისა და ტვინის აქტივობის წარმოქმნას დააფიქსირებდა, ექსპერიმენტი მყისიერად შეწყდებოდა. მეცნიერებს ანესთეზიაც კი ჰქონდათ გამზადებული, ეს იმ შემთხვევისთვის, თუ ტვინში ფართოდ გავრცელებული ნეირული აქტივობა დაფიქსირდებოდა.

ტვინები BrainEx-ზე ექვსი საათი იყვნენ შეერთებული, ამ დროის განმავლობაში მეცნიერებს მათში ცნობიერების რაიმე კვალი არ დაუფიქსირებიათ, თუმცა, მათ სიცოცხლის კვალი ნამდვილად დაინახეს.

"BrainEx-ზე შეერთების შემდეგ დავინახეთ, რომ ტვინის ქსოვილი მოიხმარდა გლუკოზას და აწარმოებდა ნახშირორჟანგს", - აცხადებს კვლევის თანაავტორი ზვონიმირ ვრშეია.

უჯრედებში მეტაბოლიზმი მიმდინარეობდა, რაც ნიშნავს იმას, რომ ისინი გარკვეულწილად ცოცხლები იყვნენ.

მიკროსკოპის ქვეშ BrainEx-ის ტვინის უჯრედები ჯანსაღად გამოიყურებიან, შედარებისთვის გვაქვს BrainEx-თან მიერთებული საკონტროლო ტვინების უჯრედები, რომელთა შემთხვევაშიც პერფუზატი გამოყენებული არ იყო, ფოტოზე ცალსახად ჩანს, რომ პერფუზატის გარეშე უჯრედები დაზიანდნენ.

ყველაზე საინტერესო ისაა, რომ როდესაც ტვინები გაკვეთეს და მისთვის ნეირული აქტივობის მბლოკავი ნივთიერების მიწოდება შეწყვიტეს, ნეირონებმა ერთმანეთთან კომუნიკაცია დაიწყეს.

ეს ნიშნავს იმას, რომ უჯრედებმა თავდაპირველი ფუნქცია აღიდგინეს.

ექვსი საათის შემდეგ, მეცნიერებმა BrainEx გამორთეს. ამ ეტაპზე საკონტროლო ტვინები უკვე ძალიან დაზიანებული იყო. თუმცა, მეცნიერების თქმით, პერფუზატისა და BrainEx-ის გამოყენებით ტვინების შენარჩუნება უფრო დიდი ხნის განმავლობაშიც შეიძლებოდა.

რა მოხდება, თუ ტვინებში ცნობიერების აღდგენას შევძლებთ?

მეცნიერების თქმით, ექსპერიმენტის მსვლელობის დროს ღორების ტვინებში ცნობიერება არც ერთი წამით არ წარმოშობილა. ამის შესამოწმებლად ელექტროენცეფალოგრამა გამოიყენებოდა, რომელიც ტვინის ელექტრულ აქტივობას აფიქსირებს. ფართოდ გავრცელებული ელექტრული აქტივობის გარეშე ტვინს ფიქრი არ შეუძლია. "ამ დროს ტვინი კლინიკურად მკვდარია", - აცხადებს სესტანი.

თუმცა ეს საკითხი ასეთი მარტივი არ არის. ამ დროს ტვინი მკვდარია, მაგრამ ის ცოცხალიც არის. სესტანი და მისი გუნდი აცხადებს, რომ მათ ტვინის ინდივიდუალური უჯრედების გაცოცხლება შეძლეს, თუმცა ეს უჯრედები ერთმანეთს "არ ესაუბრებოდნენ."

"ექსპერიმენტის მსვლელობისას ტვინში ცნობიერების გაჩენასთან დაკავშირებული ეთიკური პროტოკოლი ამჟამად არ არსებობს. თუ ტვინებში ცნობიერება გაჩნდებოდა, ექსპერიმენტი უნდა შემწყდარიყო. ყოველ შემთხვევაში მანადმე მაინც, სანამ გაირკვევა, როგორ უნდა მოვიქცეთ მსგავს შემთხვევებში", - აცხადებს იელის უნივერსიტეტის მეცნიერი და გუნდის ბიოეთიკოსი სტივენ ლატჰემი.

ამავდროულად, გასათვალისწინებელია ისიც, რომ რთული გასარკვევია, არის თუ არა ელექტროენცეფალოგრამა ცნობიერებისა და აღქმის ერთადერთი ინდიკატორი. ღორის ტვინში მილიარდობით ნეირონია. ხოლო რამდენი მათგანის გააქტიურებაა საჭირო იმისათვის, რომ ღორის ტვინმა რაიმე იგრძნოს (იმ დონეზე, რა დონეზეც თეორიულად შესაძლებელია, რომ ღორიდან ამოკვეთილმა ტვინმა რაიმე იგრძნოს), უცნობია.

"ჩემი აზრით, მეცნიერები მართლები არიან. ელექტრული აქტივობის გარეშე ტვინში რაიმე სახის ცნობიერების არსებობა შოკისმომგვრელი იქნება. თუმცა, არსებობს თუ არა ტვინში რაიმე უბნები, რომლებიც ამ შემთხვევაშიც კი, როგორღაც, ტკივილს აღიქვამენ და მის საპასუხოდ გარკვეულ რეაქციას ავლენენ? უნდა ვიდარდოთ თუ არა ამაზე? ელექტრული აქტივობის არარსებობა დამამშვიდებელია, თუმცა რა გაგრძელება შეიძლება მოჰყვეს ამას? ხდის თუ არა ეს ყველაფერი დაღუპული ორგანიზმების გაცოცხლების შესაძლებლობას დასაფიქრებელს? — შესაძლოა", - აცხადებს პროფესორი გრილი.

შეუსწავლელი ტერიტორია

ეს ყველაფერი ძალიან ახალია. მეცნიერების წინსვლასთან ერთად ჩნდება გარკვეული ეთიკური საკითხების განხილვის აუცილებლობა.

როგორ უნდა მივუდგეთ ნაწილობრივ ცოცხალ ცხოველებზე ექსპერიმენტების ჩატარების საკითხს?

ტექნიკურად თუ ვისაუბრეთ, ეს ცხოველებზე ექსპერიმენტირებადაც კი არ ითვლება, "რადგან მეცნიერები ტვინს მკვდარი ცხოველებიდან იღებენ". ეს ნიშნავს იმას, რომ მეცნიერები არ არიან ვალდებულები, რომ კვლევისას ცხოველებზე ექსპერიმენტირების ეთიკური გაიდლაინები გაითვალისწინონ, კერძოდ კი ის პუნქტი, რომ ცხოველებს უსარგებლო ზიანი არ უნდა მიადგეთ. მაგრამ როგორ უნდა მოვექცეთ ნახევრად გაცოცხლებულ ცხოველებს? — ამ საკითხზე გაიდლაინები არ არსებობს.

აღსანიშნავია, რომ ამ ექსპერიმენტისას მეცნიერება ნეირული აქტივობის გასანეიტრალებლად სპეციალური ნივთიერება გამოიყენეს, ამის მიზანი ის იყო, რომ ტვინებში ცნობიერების გაჩენა გამოერცხიათ. რა მოხდებოდა იმ შემთხვევაში, თუ ისინი ამ ნივთიერებას არ გამოიყენებდნენ?

კვლევის ავტორებს ამ საკითხზე სპეკულაცია არ სურთ. უცნობია, ნივთიერების გამოყენების გარეშე აღდგებოდა თუ არა ცნობიერება და მათი თქმით, მათ ამის შემოწმება არ სურთ.

თუმცა, სხვა რომელიმე გუნდმა შეიძლება ეს გააკეთოს, მაგრამ ამისთვის ეთიკის ახალი ნორმების მიღებაა საჭირო.

"ასეთ ექსპერიმენტებში არსებობს პოტენციალი იმისა, რომ ტვინში ელექტრული აქტივობა აღდგეს. რაც ნიშნავს, რომ შეიძლება აღდგეს ტკივილის აღქმის უნარიც", - აცხადებს ფარაჰანი.

"ჩვენ გვაქვს ვალდებულება, რომ ცხოველებს ჰუმანურად მოვექცეთ", — ამატებს გრილი.

ახალი ნორმების მიღებამდე კი, გრილი და ფარაჰანი აცხადებენ, რომ კვლევა შესაძლებელია გაგრძელდეს, თუმცა მეცნიერებმა სიფრთხილე უნდა გამოიჩინონ, მათ უნდა გამოიყენონ ნეირული აქტივობის გასანეიტრალებელი ნივთიერება, ხელმისაწვდომი უნდა იყოს ანესთეზიაც, ეს იმ შემთხვევაში, თუ ნახევარად გაცოცხლებულ ცხოველებში ცნობიერება აღმოცენდება.

Nature-ში სტატიის პარალელურად გამოქვეყნებულ კომენტარებში ბიოეთიკოსი სტუარტ იუგნერი და ინსო ჰიუნი აცხადებენ, რომ ამ აღმოჩენამ შესაძლოა ორგანოების გადანერგვა გაართულოს. თუ სიკვდილის შემდეგ ტვინის სიცოცხლისუნარიანობის შენარჩუნება შესაძლებელია, უფრო მეტად უნდა დაფიქრდნენ თუ არა ექიმები, როდესაც ორგანოს გადასანერგად კვეთენ?

"თუ BrainEx-ის მსგავსი ტექნოლოგიები ადამიანებისთვისაც შეიქმნება, ის ექიმებმა შესაძლოა კლინიკურად მკვდარი ადამიანების გასაცოცხლებლად გამოიყენონ.ხოლო ექიმებისა და ოჯახის წევრების დარწმუნება იმაში, რომ დამატებით სამედიცინო ჩარევას აზრი აღარ აქვს, უფრო გართულდება", - აცხადებს ჰიუნი.

ჯერჯერობით ეს ყველაფერი ძალიან შორი მომავალია, თუმცა ეს კვლევა პასუხს კითხვაზე იმის შესახებ, თუ სად გადის ზღვარი სიკვდილსა და სიცოცხლეს შორის, კიდევ უფრო ბუნდოვანს ხდის.

"ამ კითხვაზე ორი დღის წინ ცალსახა პასუხის გაცემა შეგვეძლო, ახლა კი ეს ასე აღარ არის", - ამბობს ფარაჰანი.

ფარაჰანის თქმით, პირველ რიგში კვლევის გამეორებაა საჭირო. ასევე არსებობს უამრავი კითხვა ამ ტექნოლოგიის სხვა ცხოველებსა და თუნდაც ადამიანებში გამოყენების შესახებ.

"თუმცა, ეს კვლევა დასაშვებს ხდის მოსაზრებას, რომ ის, რისი აღდგენაც აქამდე შეუძლებელი გვეგონა, შესაძლებელია", - ამბობს ის.