Ученые впервые возродили активность в замороженном мозге мышей

Ученые впервые возродили активность в замороженном мозге мышей

К Хотя Томпсон & Журнал о природе

Знакомый образ в научной фантастике — криоконсервированные путешественники во времени, чье тело глубоко заморожено в анабиозе, а затем оттаяло и пробудилось в следующем десятилетии или столетии со всеми его умственными и физическими способностями.

Исследователи, пытающиеся криогенно заморозить и оттаять ткани головного мозга людей и других животных (в основном молодых позвоночных), уже показали, что нейрональная ткань может пережить замораживание на клеточном уровне и после оттаивания в некоторой степени функционировать. Но полностью восстановить процессы, необходимые для правильного функционирования мозга — возбуждение нейронов, клеточный метаболизм и пластичность мозга — не удалось.

Команда из Германии продемонстрировала метод криоконсервации и размораживания мозга мышей, который оставляет некоторые из этих функций нетронутыми. Исследование, опубликованное 3 марта в журнале Труды Национальной академии наукподробно описывает использование авторами метода, называемого витрификацией, который сохраняет ткани в стекловидном состоянии, а также процесс оттаивания, сохраняющий живые ткани.

---

О поддержке научной журналистики

Если вам понравилась эта статья, рассмотрите возможность поддержать нашу отмеченную наградами журналистику, подписка. Приобретая подписку, вы помогаете обеспечить будущее влиятельных историй об открытиях и идеях, формирующих наш мир сегодня.

---

«Если функция мозга является возникающим свойством его физической структуры, как мы можем восстановить его после полного отключения?» — спрашивает Александр Герман, невролог из Университета Эрланген-Нюрнберг в Германии и ведущий автор исследования. Результаты, по его словам, намекают на возможность однажды защитить мозг во время болезни или после серьезной травмы, создать банки органов и даже добиться криоконсервации всего тела млекопитающих.

Мритьюнджай Котари, изучающий машиностроение в Университете Нью-Гемпшира в Дареме, согласен, что исследование продвигает современное состояние криоконсервации ткани мозга. «Подобный прогресс постепенно превращает научную фантастику в научную возможность», — говорит он. Однако он добавляет, что такие приложения, как долгосрочное хранение крупных органов или млекопитающих, остаются далеко за пределами возможностей исследования.

Сохранено на будущее

Основная причина, по которой мозг пытается полностью восстановиться после замерзания, заключается в повреждении, вызванном образованием кристаллов льда. Они смещают или прокалывают тонкую наноструктуру ткани, нарушая ключевые клеточные процессы. «Помимо льда, мы должны учитывать несколько факторов, в том числе осмотический стресс и токсичность криопротекторов», — говорит Герман.

Герман и его коллеги обратились к безледному методу криоконсервации, называемому витрификацией, чтобы сохранить функцию мозга. Витрификация охлаждает жидкости достаточно быстро, чтобы удержать молекулы в неорганизованном, стекловидном состоянии, прежде чем у них появится возможность сформировать кристаллы льда. «Мы хотели посмотреть, сможет ли функция возобновиться после полного прекращения молекулярной подвижности в стекловидном теле», — говорит Герман.

Сначала они протестировали свой метод на срезах мозга мыши толщиной 350 микрометров, которые включали гиппокамп — основной мозговой центр, отвечающий за память и пространственную навигацию. Срезы мозга предварительно обрабатывали раствором, содержащим химикаты для криоконсервации, а затем быстро охлаждали жидким азотом при температуре -196 ºC. Затем их хранили в морозильной камере при температуре -150 ºC в стеклянном состоянии от десяти минут до семи дней.

После оттаивания срезов мозга в теплых растворах команда проанализировала ткань, чтобы увидеть, сохранила ли она какую-либо функциональную активность. Микроскопия показала, что нейрональные и синаптические мембраны были интактными, а тесты на митохондриальную активность не выявили метаболических повреждений. Электрические записи нейронов показали, что, несмотря на умеренные отклонения по сравнению с контрольными клетками, реакции нейронов на электрические стимулы были близки к норме.

Нейрональные пути гиппокампа по-прежнему демонстрируют усиление синапсов или «долговременную потенциацию», лежащую в основе обучение и память. Однако, поскольку такие срезы естественным образом деградируют, наблюдения были ограничены несколькими часами.

Команда распространила этот метод на весь мозг мыши, сохраняя его в стекловидном состоянии при температуре –140 ºC до восьми дней. Однако протокол нуждался в неоднократной корректировке, чтобы минимизировать сокращение мозга и токсичность криопротекторов.

Когда мозг был разморожен, были подготовлены его срезы, и записи гиппокампа подтвердили, что нейронные пути, включая пути гиппокампа, участвующие в памяти, выжили и все еще могут подвергаться долговременной потенциации. Однако, поскольку записи были сделаны с использованием срезов ткани мозга, исследователи не смогли определить, пережили ли воспоминания животных криоконсервацию.

Все еще научная фантастика

Герман и его команда расширяют свой метод от мышей до ткани человеческого мозга. «У нас уже есть предварительные данные, показывающие жизнеспособность кортикальной ткани человека», — говорит он. Команда также изучает, как метод витрификации можно использовать для криоконсервации целых органов, особенно сердца.

Тем не менее, Котари отмечает, что уровень успеха в протоколе исследования всего мозга был низким и что результаты могут быть не применимы непосредственно к более крупным человеческим органам, что создает другие проблемы. «Некоторые из этих проблем связаны с ограничениями теплопередачи и более высокими термомеханическими напряжениями, которые могут вызвать растрескивание», — говорит Котари.

Герман добавляет, что «прежде чем эти принципы можно будет применить к крупным человеческим органам, потребуются более совершенные решения для витрификации, а также технологии охлаждения и согревания».

Эта статья воспроизводится с разрешения и была впервые опубликовано 11 марта 2026 г..

Пришло время встать на защиту науки

Если вам понравилась эта статья, я хотел бы попросить вашей поддержки. Научный американец выступал защитником науки и промышленности на протяжении 180 лет, и сейчас, возможно, наступает самый критический момент в этой двухвековой истории.

Я был Научный американец подписчик с 12 лет, и это помогло сформировать мой взгляд на мир. наука всегда обучает и восхищает меня, внушает чувство трепета перед нашей огромной и прекрасной вселенной. Я надеюсь, что это сделает то же самое и для вас.

Если ты подписаться на Научный американецвы помогаете гарантировать, что наше освещение будет сосредоточено на значимых исследованиях и открытиях; что у нас есть ресурсы, чтобы сообщать о решениях, которые угрожают лабораториям по всей территории США; и что мы поддерживаем как начинающих, так и работающих ученых в то время, когда ценность самой науки слишком часто остается непризнанной.

Взамен вы получаете важные новости, увлекательные подкастыблестящая инфографика, информационные бюллетени, которые нельзя пропуститьвидео, которые стоит посмотреть, сложные игрыи лучшие в мире научные статьи и репортажи. Вы даже можете подарить кому-нибудь подписку.

Никогда еще для нас не было более важного времени, чтобы встать и показать, почему наука важна. Я надеюсь, что вы поддержите нас в этой миссии.