Переход. Новый научный взгляд на жизнь и смерть

Морено сказал: «Простите за концептуальную грубость моего вопроса. Но получается, что теперь, спустя несколько часов [после смерти животного], у вас на руках мозг [уже не мертвой, а] коматозной свиньи? Ведь все сводится в лучшем случае именно к этому».

Это было правомерное замечание. Шестан превратил мозг не одной, а множества мертвых свиней в то, что в лучшем случае можно было назвать мозгом живой свиньи, находящейся в коме. Возможно, это даже был мозг, который находился в сознательном состоянии, но в котором электрические сигналы, обычно ассоциируемые с сознанием и осознанностью, не были обнаружены из-за воздействия специальных блокирующих препаратов.

Для сравнения вспомним, что в больницах по всему миру содержится множество людей в таком же состоянии комы и у них точно так же наблюдается изоэлектрическая электроэнцефалограмма (ЭЭГ), то есть ровная линия – критерий, по которому ученые определяли, что мозг свиней не находился в сознании. Они не мертвы. Они находятся в глубокой коме, а из любой комы потенциально можно выйти, восстановив со временем сознание и осознанность. Однако с мозгом свиней все было понятно. Чтобы уберечь его от разложения, команда Шестана вводила специальные препараты, блокировавшие распространение электрических сигналов в мозгу. Поэтому в том, что электрические сигналы не были обнаружены, нет ничего необычного.

Мозг был взят у свиней уже спустя некоторое время после их смерти, а теперь он снова живой, хоть и в коме. И в этом заключалась серьезная морально-этическая и юридическая проблема. Какие права возникают у мертвого мозга свиньи, когда он перестает быть мертвым? Средоточием сознания – разума – у млекопитающих, в том числе и у нас, людей, является головной мозг. Шестан восстанавливал после смерти не печень и не почки. Он оживил мозг, и это сразу породило вопросы, связанные со всеми аспектами живой, мыслящей личности, такими как ментальная активность, сознание, осознанность, самость.

После заданного ему вопроса Шестан выдержал долгую паузу, а затем сказал: «Я не хочу делать ничего такого, что могло бы вызвать сомнения с этической точки зрения. Никаких сигналов не было [которые на электроэнцефалограмме указывали бы на ментальную активность], так что животное ничего не осознавало. Я в этом абсолютно уверен».

Он пояснил, что мозг животных, скорее всего, никаких страданий не испытывал. Это важный момент. В сущности, мозг животного в этой ситуации походил на мозг оперируемого человека, находящегося под сильным наркозом, не испытывающего боли и не осознающего, что происходит вокруг. Однако временно не ощущать боль и не осознавать происходящее не то же самое, что вообще не иметь сознания (в смысле быть абсолютно бесчувственным, то есть лишенным своего «я»). Мозг свиньи не подавал признаков сознания именно под воздействием препаратов, аналогичным действию наркоза.

Шестан не дал ответа на главный вопрос: что происходило с мозгом животного на протяжении тех четырех часов, пока он оставался мертвым, – настолько мертвым, насколько может быть мертв обезглавленный труп, – до того момента, когда его снова оживили? Впрочем, никто и не задал такой вопрос. Видимо, потому что никто из присутствующих даже не представлял себе, каким может быть ответ на него.

* * *

Требуются огромное мужество и дерзость даже для того, чтобы замыслить идею оживления мертвого мозга, не говоря уже о том, чтобы воплотить ее в жизнь. В истории науки нет таких прецедентов, и для большинства людей это что-то скорее из «Франкенштейна», чем из области реальной науки. Однако это случилось: Ненад Шестан не только задумал это, но и успешно осуществил.

Как специалист в области когнитивной нейробиологии он хотел понять, что делает каждого человека уникальной личностью и что отличает нас от животных. Именно это изначально помогло ему выбрать путь, который привел к рассматриваемому открытию. По его собственным словам, он «пытался это понять почти двадцать лет, с тех пор как основал свою лабораторию». Тогда он был убежден, как убежден и поныне, что секрет человечности, ключ к пониманию того, кто мы есть и что делает нас индивидуальностями, кроется в уникальном характере взаимосвязей между десятками миллиардов мозговых клеток. Дело не в размерах мозга, а в той сложнейшей схеме, которую создают длинные проводящие пути миллиардов клеток, называемые аксонами, соединяясь между собой, словно электрические провода.

Стоит немного углубиться в то, как Шестану удалось совершить прорыв с мозгом свиней. Эта его работа, несомненно, окажет самое непосредственное влияние на многих из нас – как в жизни, так и в состоянии клинической смерти – и, в частности, на всех, кому в ближайшем будущем потребуется пересадка органов. Самое главное, что ему, как никакому другому ученому, удалось раздвинуть рамки дискурса о жизни и смерти. И попутно ему и его команде удалось обосновать, насколько важно на самом деле исследовать происходящее с человеческим разумом и сознанием, включая изучение множества свидетельств, предоставляющих конкретные доказательства того, что пограничная серая зона за порогом смерти простирается гораздо дальше, чем считалось в прошлом.

Доктор Шестан начал свою работу в начале 2000-х, ставших важным периодом в истории нейронауки. За десять с небольшим лет до этого президент США Джордж Буш-старший подписал указ, объявивший 1990-е годы «десятилетием мозга». А 2 мая 2001 года, примерно за год до открытия лаборатории Шестана, в Nature – одном из самых престижных научных журналов в мире – были опубликованы результаты монументального научного исследования под названием «Нервные клетки-предшественники, извлеченные из посмертных и взрослых тканей». Научный руководитель эксперимента доктор Фред Гейдж и его команда из калифорнийского Института Солка брали кусочки головного мозга у умерших людей, успевших пролежать в морге до 21 часа. Из этой мертвой мозговой ткани им удалось извлечь клетки, которые продолжали расти в лабораторных чашках Петри. Доктор Гейдж отметил: «Я нахожу удивительным, что у нас в мозгу есть клетки, которые могут расти и делиться не только на протяжении всей нашей жизни, но даже после смерти».

Опубликованное в Nature исследование полностью подтвердило наблюдения Шестана. И его пытливый ум занялся поисками чего-то нового, беспрецедентного. Возможно ли создать полную карту всех основных связей в человеческом мозге, так называемый коннектом? Это похоже на паутину интернета, которая опутала весь мир и позволила изменить способ обмена информацией, не меняя самой информации. Он хотел составить схему всех связей в человеческом мозге и понять, как по ним передается информация. Его замысел был дерзкий и дорогостоящий. Для этого нужно было выращивать клетки из мозга умерших людей в лабораторных условиях и изучать все их сложные взаимосвязи. «Ни мы, ни кто-либо другой раньше ничего подобного не делали. Это была полная неизвестность», – признавался Шестан. Ученому казалось, что если понять коннектом, то станет ясно, что делает человека человеком и что отличает его, скажем, от шимпанзе.

В качестве первого шага для изучения коннектома нужно было собрать образцы мозга. Есть специальные банки, которые забирают мозг умерших людей, еще при жизни согласившихся пожертвовать его для исследований, а затем распределяют имеющиеся образцы между учеными, которые этими исследованиями занимаются. Шестан поясняет: «Обычно банки замораживают мозг перед отправкой. Но однажды нам прислали мозг, который был не заморожен, а просто помещен на лед. Предполагалось, что холода будет достаточно для консервации мозга. Однако курьер, который должен был доставить мозг, опоздал на самолет до Нью-Йорка. В результате мы получили мозг с опозданием, только через 48 часов, и лед, естественно, растаял».

Шестан чувствовал себя ужасно: «Кто-то пожертвовал свой мозг по доброй воле. Нельзя же, чтобы такое пожертвование пропало впустую! Должно быть уважение к донору. Ведь это очень щедрый подарок. Однако через 48 часов мы не смогли им воспользоваться. Мы предполагали, что мозг был слишком сильно поврежден».

Но чтобы не выбрасывать мозг, Шестан решил найти ему другое применение. У него был аспирант по имени Андре Соуза, которому была поставлена задача освоить новое оборудование для изучения мозга. И Шестан предложил Андре попрактиковаться на «испорченном» мозге.

Две с половиной недели спустя Андре прибежал в лабораторию к Шестану и взволнованно сказал: «Мне нужно вам что-то показать». Шестан увидел в микроскоп растущие кластеры клеток человеческого мозга, выглядевшие вполне здоровыми. «Клетки выглядели неотличимо от тех, которые мы растили из свежих тканей мозга, полученных сразу после хирургии». Шестан был озадачен. Он знал, что это были клетки, выращенные из тканей мозга, оставленного без консервации на 48 часов, как предполагалось, уже непоправимо испорченного и разложившегося, поэтому доктор не мог поверить своим глазам.

По словам Шестана, сначала он решил, что это розыгрыш. Другого варианта он и придумать не мог. Ведь если это не дурацкая шутка, тогда это нечто невообразимое, подрывающее основы. «Дело в том, что клетки мозга умершего человека [взятые из мозга, оставленного без консервации на 48 часов] росли естественным образом, и даже сохранились все аксоны – мозговая проводка, соединяющая клетки воедино». Просто никому никогда еще не доводилось работать с мозгом, пролежавшим так долго после смерти. Клетки этого мозга вовсе не были мертвыми или хотя бы поврежденными. Более того, они продолжали расти как вполне здоровые несколько недель.

Опоздавший на самолет курьер и не подозревал, в какой мере его ошибка поспособствовала важнейшему научному открытию. Как Александр Флеминг случайно открыл спасающие жизни бактерицидные свойства пенициллина, когда оставил незакрытую чашку Петри у окна, так и Шестан с коллегами случайным образом совершил научный прорыв, навсегда изменивший направление развития медицины и науки. Это был его первый момент «эврики». Тогда Шестан хоть и осознавал грандиозность этого открытия, но даже в самых смелых мечтах не мог представить, что в нем заложена возможность оживлять мертвый мозг и возвращать его к нормальному функционированию. Для этого потребовалась еще одна счастливая случайность…

* * *

Шестан был по-прежнему одержим вопросом, как ему «взять целый [посмертный] мозг, сохранить его в живом виде и восстановить». Говоря «восстановить», он имел в виду взять мертвый мозг и отсекать от него большие куски, чтобы исследовать внутренние связи. Это радикально отличалось от традиционной методики изучения связей в небольших кластерах мозговых клеток, выращиваемых в лабораторных чашках Петри. Преимущество больших кусков мозга заключается в том, что они содержат гораздо более обширные сети нетронутых аксонов – «электропроводки» между клетками мозга. Тема изучения «коннектома мозга» воодушевляла Шестана, но он понимал, что никаких донорских мозгов, получаемых от умерших людей, ему для исследований не хватит – это нереально.

Решение проблемы напросилось само собой, когда Шестан отправился за покупками в местный гипермаркет. Он обратил внимание на расположенную неподалеку скотобойню. Набравшись храбрости, Шестан подошел и постучал в дверь. Ему открыл мужчина крупного телосложения. Он смотрел на Шестана с большим подозрением, ведь тот явно не походил на мясника. «Я исследователь мозга из Йельского университета, хочу спросить, нет ли у вас лишних мозгов?» – сказал Шестан. Сбитый с толку мужчина напрягся еще сильнее. Можно ли представить профессора Йельского университета на пороге скотобойни? Уж не санитарный ли инспектор это? «Нет-нет, поверьте, – настаивал Шестан. – Это нужно для научного эксперимента». После долгих уговоров работник скотобойни наконец успокоился: «Свиные мозги мы нигде не используем, так что забирайте хоть все». Так Шестан решил свою проблему. Свиные мозги все равно выбрасывали, так что ученый мог получать их в неограниченном количестве, и ему не нужно было убивать животных для этой цели.

До того времени Шестану и его команде приходилось работать с очень тонкими срезами мозга или мозговых клеток. И с обеспечением их кислородом никаких проблем не было. Теперь же возникла проблема. Исследователям нужно было найти способ обеспечить кислородом толстые куски свиного мозга. В этих крупно порубленных кусках кровь циркулировала плохо, и потому мозг быстро портился, разлагался: «Мы на протяжении двух лет ездили на бойню по несколько раз в неделю, чтобы получить мозги для работы, но толку было мало».

Однажды Шестану нужно было встретиться по какому-то совсем другому вопросу с Артом Беленджером, патологоанатомом и начальником морга Йельского университета. Оглядевшись в морге, он обратил внимание на нечто странное: подвешенный в ведре над раковиной человеческий мозг. Присмотревшись повнимательнее, он заметил своего рода капельницу: из пластиковой бутылки по специальным трубочкам в кровеносные сосуды мозга капал некий раствор.

Беленджер объяснил ему, что эта капельница используется для фиксации и консервации мозга – этот процесс называют пластинацией. Шестан знал о консервации мозга путем погружения его в формальдегид, но не путем введения – перфузии – специального раствора в основные кровеносные сосуды. «Поверьте мне, – сказал Беленджер Шестану, – перфузия гораздо эффективнее». Причина в том, что, в отличие от метода погружения, для перфузии использовалась существующая сеть кровеносных сосудов. Заменивший кровь раствор по сосудам достигал самых глубоких уголков мозга.

«Это стало поворотным моментом», – признался Шестан. Забрезжил свет надежды. Вместо консервирующего раствора, как это делал Арт, он мог бы использовать другой раствор, обогащенный кислородом и питательными веществами, и закачать его в самые глубокие слои мозга через основные кровеносные сосуды. Но, конечно, все это будет непросто, ведь даже если теперь он знает метод жизнеобеспечения мозга, все равно никуда не деться от того факта, что среднее время доставки донорского человеческого мозга в научную лабораторию – не менее восьми часов. И поскольку обычно донорский мозг несколько часов транспортируется без кислорода и питательных веществ, за это время вся кровь в сосудах свернется и закупорит пути, и перфузия станет невозможной.

Шестан посмотрел на Арта и с некоторым разочарованием в голосе сказал: «Но этот метод может быть эффективным, только если начать его применять сразу после чьей-то смерти». Арт, в свою очередь, весело ему подмигнул и сообщил мало кому известную профессиональную тайну: «Нет, на самом деле кровь снова становится жидкой вскоре после смерти».

И это стало для Шестана вторым моментом «эврики». Его охватил настоящий восторг. Он понял, что подходил к проблеме совершенно неправильно. Ему надо работать не с кусками, а с целым мозгом и перфузировать его так же, как это делал Беленджер. Нужно лишь заменить консервирующий раствор Арта питательным раствором, имитирующим кровь, который будет доставлять кислород и питательные вещества в клетки мозга точно так же, как это делает кровь в живом организме.

Потребовалось некоторое время, прежде чем удалось найти оптимальное оборудование, которое позволило бы Шестану начать экспериментировать с перфузией. В конце концов Шестан остановил свой выбор на системе CaVESWave, используемой для длительного поддержания жизнеспособности предназначенных для трансплантации донорских почек, сердца, печени и других органов. (Изготовитель – компания BioMEDInnovations, BMI.)

Прежде чем ученые смогли протестировать эту систему на предмет перфузии питательного раствора в целостный мозг, им нужно было с максимальной точностью составить схему кровеносной системы головного мозга свиньи, чтобы понять, как соединяются артерии и какие сосуды нужно перекрыть. Они пропустили через артерии раствор с пищевым красителем, чтобы отчетливо увидеть, какими путями кровь проникает в глубины мозга, в каждый его уголок. Это заняло несколько месяцев, но в итоге схема была выстроена.

Как только оборудование было доставлено, Шестан и его команда начали модифицировать его практически во всех аспектах, приспосабливая к уникальным потребностям эксперимента. Они дали системе наименование BrainEx, а между собой в шутку называли ее «Мозг в ведре». Система получилась очень мощная, и ее потенциал был неоспорим.

Впервые включив аппаратуру в рабочий режим, Шестан и его команда занялись подбором идеального раствора для перфузии. Они решили использовать искусственный заменитель крови под названием «гемоглобиновый переносчик кислорода» (hemoglobin blood oxygen carrier, HBOC). Туда исследователи добавили не менее девяти различных препаратов для улучшения кровотока и защиты мозговых клеток. Эти добавки были предназначены для предотвращения «синдрома реперфузии», угрожающего клеткам мозга в тех случаях, когда после длительного кислородного голодания резко возобновляется подача кислорода. Кроме того, в раствор также добавляли специальные контрастные вещества, позволявшие ученым следить за протеканием раствора по сосудам с помощью ультразвука.

И вот долгожданный момент настал: ученые закачали в мозг на один час бутылку темно-красной жидкости HBOC, смешанной с целым «коктейлем» защитных препаратов. Поскольку в живом организме кровь циркулирует по артериям неравномерно, оборудование должно было имитировать природную пульсацию. Для этого экспериментаторы привнесли в систему еще одну важную механическую модификацию: автоматический генератор пульсации, имитирующий биение сердца. После еще целого ряда существенных поправок, внесенных в работу оборудования, ученые обнаружили, что мозговая ткань приобрела розовато-серый оттенок, напоминающий цвет живого мозга.

Помещение первого мозга свиньи в эту систему ознаменовало начало эксперимента, которому суждено было распахнуть дверь в новую эру науки и озадачить ученых и специалистов по биоэтике новыми сложнейшими вопросами. С момента умерщвления свиньи до начала эксперимента прошло несколько часов. На то время ученые были убеждены, что после прекращения кровоснабжения мозг быстро разрушается в результате целого ряда процессов, ведущих к гибели его клеток. Они считали деградацию мозга необратимой, если не восстановить кровоток достаточно быстро. Но на самом деле раньше никто эти предположения даже толком не проверял. А как узнать, где проходит грань между возможным и невозможным, пока не проверишь? И вот пришло время это проверить, и оказалось, что с увеличением продолжительности перфузии от одного часа до двух, а потом и до трех, число восстановленных мозговых клеток лишь нарастало.

Впервые в истории человечества, используя аппарат, изначально разработанный для хранения отдельных органов вне тела с целью последующей трансплантации, исследователи получили возможность изучать мозг во всей его целостности вне тела после смерти, что позволило им составить карту мозговых клеток и их взаимосвязей на таком уровне точности, который ранее был невозможен. Шестан вспоминает, как он был изумлен, когда склонился над микроскопом. Сам мозг и все прилегающие к нему клетки снова стали биологически активными. Функции мозга восстановились. «О боже!» – подумал он про себя.

Шестан прекрасно понимал, что мозг может вновь обрести способность осознавать происходящее. Представьте на мгновение, что свинья пришла в себя, но у нее нет глаз, чтобы видеть, нет пятачка, чтобы хрюкать, нет тела, и при этом она осознает, что лишена тела. Казалось бы, это что-то из области научной фантастики или ночных кошмаров, однако такая возможность существовала. Ученые должны были позаботиться о том, чтобы мозг, уже было умерший, но реанимированный, остался в бессознательном состоянии, дабы не ввергнуть его в неописуемый ужас. Чем дольше шел эксперимент, тем больше нарастала вероятность того, что мозг перейдет в состояние осознанности и мыслительной активности. Хотел Шестан того или нет, он, пусть даже непреднамеренно, открыл перед наукой новые горизонты, вторгнувшись в пространство древнего как мир философского дискурса о том, что происходит со всеми нами – то есть с разумом, сознанием, самостью всех живых существ – после смерти.

Доктору нужен был прибор, который помог бы ему это выяснить. Таким прибором оказался монитор биспектрального индекса (BIS) – устройство, которое анестезиологи используют для определения глубины сознания и осознанности человека, когда тот находится под общим наркозом во время операции. Прибор измеряет электрические сигналы мозга и преобразует их в числовой показатель в диапазоне от 0 до 100. Более высокие показатели соответствуют большей электрической активности, приближающейся к состоянию полного сознания и осознанности. И вот монитор BIS, подключенный к мозгу одной из свиней, показал 10, а не ноль, который бы соответствовал состоянию глубокой комы. Шестан отключил оборудование и остановил процесс. Эта цифра напугала его. Неужели в мозг давно умершей свиньи могло вернуться сознание? Это была еще совершенно неизведанная территория.

Прежде чем Шестан смог двигаться дальше, нужно было решить биоэтические вопросы. Он сразу написал электронное письмо директору междисциплинарного центра биоэтики при Йельском университете, а также в рабочую группу по нейроэтике программы BRAIN Initiative под эгидой NIH, в рамках которой финансировалась и его работа.

После обсуждения возникших вопросов с учеными из NIH было высказано предположение, что поскольку мониторинг BIS предназначен для использования на человеческом черепе, то, возможно, произошла ошибка прочтения сигналов, когда прибор был подключен к мозгу свиньи, извлеченному из черепа. Поэтому рекомендация состояла в том, чтобы использовать другую систему электрического мониторинга мозга, а именно – электрокортикографию (ЭКоГ). Она лучше подходит, поскольку была разработана для установки не на кости черепа, а непосредственно на мозг при проведении операций на головном мозге. Шестану также посоветовали применять сильные анестетики и быстро понизить температуру мозга, чтобы погасить любые видимые признаки возвращения сознания, если таковые будут обнаружены. Используя ЭКоГ и добавляя в раствор для перфузии специальные препараты, подавляющие активность мозга, Шестан и его команда добились того, чтобы какие-либо признаки сознания в исследуемом мозгу больше не проявлялись.

Когда в тот судьбоносный день, 28 марта 2018 года, Шестан выступал перед представителями Национальных институтов здравоохранения, предполагалось, что это совещание останется конфиденциальным. Однако в скором времени редакция MIT Technology Review получила в свое распоряжение видеозапись встречи и была опубликована статья, посвященная результатам исследований. В считаные часы средства массовой информации по всему миру запестрели будоражащими сознание заголовками об «отрубленных головах» и «исследованиях в духе Франкенштейна».

Такого рода шумиха не понравилась Шестану, но он продолжил свою работу. Он понимал, что, если экспериментаторы могут снабжать мозг кислородом и питательными веществами, прогоняя по сосудам заменитель крови, значит, в потенциале существует возможность вернуть к жизни мертвый мозг. Шестан справедливо указывал: «Мы вовсе не собирались возвращать к жизни мертвый мозг. Для нас самих все это стало полной неожиданностью». И вот теперь они оказались на пороге такой возможности. Конечно, о проведении подобных исследований на человеческом мозге не могло быть и речи. Но даже и без того эксперименты, к которым Шестан собирался приступить, не могли не взбудоражить религиозные, биоэтические, научные и медицинские круги.

* * *

Через год после того совещания в штаб-квартире Национальных институтов здравоохранения, 17 апреля 2019 года, результаты исследований Шестана были официально опубликованы во всемирно известном медицинском журнале Nature под заголовком «Восстановление кровообращения и клеточных функций мозга через несколько часов после смерти». Это была замечательная статья, содержавшая подробный отчет о том, как Шестан и его команда вернули жизнь мозгу 32 обезглавленных свиней по прошествии многих (до 14) часов после их умерщвления.

Сообщения об этой публикации распространились по всему свету мгновенно, как лесной пожар. «Отчасти живые: ученые оживляют клетки мозга мертвых свиней» – таким был заголовок статьи в The New York Times. Газета The Guardian сообщала: «Ученые восстанавливают некоторые функции клеток мозга мертвых свиней через четыре часа после их смерти». «Базовая клеточная активность мозга свиней спустя многие часы после их смерти», – с энтузиазмом провозглашал информационный бюллетень Всемирного экономического форума. Статьи с подобными заголовками вышли во всех крупных СМИ, на всех языках и во всех странах.

Хотя открытие Шестана наделало много шума, средства массовой информации скорее недооценили, чем переоценили его важность. Они осторожно сообщали, что мозг все-таки не был живым и ученым удалось восстановить лишь некое подобие «ограниченной клеточной активности» или вызвать лишь «частичное» функционирование мозга. На самом деле эти сообщения были очень неточными и попросту вводили в заблуждение. Журналисты упустили самое главное: то, что Шестан своими исследованиями – совершенно уникальными, единственными в своем роде – покончил с гипотезой, уверявшей, что жизнь и смерть представляют собой бинарные, легко отделяемые друг от друга понятия и что стоит вам переступить порог, отделяющий жизнь от смерти, и назад хода уже нет. Что теперь означает смерть, если ее можно «отменить» и вернуться к жизни час спустя? А если два часа спустя? А четыре, восемь, десять?.. Подходить к этому вопросу с позиций исследователя и ученого – одно дело, но что это может означать для каждого из нас – обычных людей – и как к этому относиться с позиций права, этики, богословия, философии? Также немаловажно, что расскажут люди, вернувшиеся к жизни после того, как они перешагнули биологический порог смерти, о своем опыте пребывания в этой заново открытой серой зоне?