生命科學

腦死還能復生嗎?

最近一項實驗把死後豬隻大腦接上灌流裝置,回復了豬腦的部份生理功能,因此引發熱議:生命確切終點該如何定義?

撰文/柯霍(Christof Koch)
翻譯/謝伯讓

生命科學

腦死還能復生嗎?

最近一項實驗把死後豬隻大腦接上灌流裝置,回復了豬腦的部份生理功能,因此引發熱議:生命確切終點該如何定義?

撰文/柯霍(Christof Koch)
翻譯/謝伯讓


「死亡亦不得稱霸四方。」——湯瑪斯(Dylan Thomas),1933年


你遲早會死,人人都一樣。因為萬物有始必有終,這是熱力學第二定律中的必然結果。


很少有人喜歡思考這個麻煩的議題。然而人生在世,我們無法不思及生命終將長眠不醒,它潛伏在潛意識的陰影中,伺機而動。我一直到長大成人,才真正完整感受到人皆將死。我曾經花一整個晚上玩一款讓人上癮的射擊遊戲,穿梭在地下廳堂、淹水的走廊、噩夢般迂迴的隧道,或徘徊在空無一人的異國廣場,用武器掃射一大群窮追不捨的異形。我爬上床,很快入睡,但是幾個小時後又驚醒。抽象的認知成了可真切感受的現實:我就快死了,雖非現在,但終將到來。


對於自知將死,人類已演化出強大的防禦機制,確切來說是心理上的壓抑和堅定的信念,前者讓我們不會老是想著這個令人不舒服的事實,後者則是以永生的基督教天堂、佛教的永世輪迴等宗教信仰,或上傳心智到雲端這種讓21世紀阿宅興奮不已的新做法來撫慰人心。


死亡對於非人類動物沒有如此強大的支配力,儘管牠們會因幼獸或同伴死亡而悲傷,但是沒有可靠證據顯示猿類、狗、烏鴉、蜂類的心智足以覺察自己終將不存在於世上並為此困擾,因此這些防禦機制必定是在1000萬年前內的人族(hominin)演化歷程中才出現的。


宗教與哲學傳統的教導向來和上述恐懼心態相反:直視死亡的凹陷雙眼,並拔除這根背上芒刺。對空無的本質進行日常冥想能讓我們消除恐懼。身為深知自己必有終期的科學家,我的反思則是試著了解死亡是什麼。任何探究這個問題的人很快就會了解到,死亡這個即將到來的現實,不論從科學或醫學觀點都難以定義。


死亡判定:從胸到腦


縱觀歷史,人人都知道死亡是什麼。當某個人停止了呼吸、心臟不再跳動,很簡單,這個人就是死了。在過去,死亡時間可清楚劃分,然而自從呼吸器和心律調節器在20世紀中葉出現以後,一切都改變了。現代化高科技加護病房能讓心臟和肺臟獨立運作,從此與負責心智和行動的大腦脫鉤。


為了因應這些科技發展,1968年著名的〈哈佛醫學院特設委員會報告〉提出一個概念:死亡為不可回復之昏迷,亦即腦功能喪失。1981年美國的「統一死亡判定法」使這項調整具法律效力:此份報告定義死亡為不可回復之心肺功能停止或是不可回復之腦功能終止。簡單來說,如果你的腦死了,你也就死了。


整體來看,大部份先進國家都採用這項定義。死亡的落點從胸部移到了腦部,但實際的腦死時間難以判定。以腦死定義死亡,提出後很快就被廣泛接受,並且在2008年受到美國總統委員會再次認可。與爭議不斷的墮胎和生命起點議題相比,腦死定義算是達成共識。這或許也反映出另一個少有人注意的不對稱現象:人們苦惱於死後的事,卻鮮少思索出生之前自己從何而來?


絕大部份的死亡仍然發生在心肺功能停止之後,接著腦功能也會終止。神經學上的死亡(意指不可回復之昏迷、沒有反應、沒有腦幹反射或呼吸停止)在加護病房以外的地方並不常見,因創傷或缺氧造成腦損傷、或是中毒性-代謝性昏迷(例如服用類鴉片藥物過量)的病人,是常被送到加護病房的典型案例。


腦死或許是一項判定要素,但它並沒有簡化臨床診斷,因為生物程序在腦功能終止後還能持續,一具腦死的軀體確實能持續「活著」或靠機器「維持生命」數小時、數天或更久。對悲慟的親友來說,很難了解這到底是怎麼回事?他們在加護病房看到病人胸口起伏、有脈搏,臉色蒼白但看來正常,而且身體是溫的。他們的摯愛看起來比病房中某些病人還健康,現在卻成了法律上認定的屍體,一具有心跳的屍首。這個身體戴著呼吸器,暫時保持類似活著的狀態,因為它可能成為器官捐贈者,一旦醫療人員獲得許可,就會摘除這個身體的器官,用來幫助其他需要這些器官卻總是等不到的病人。


腦死的軀體還是能夠長指甲、月經來潮,而且仍然具備一些免疫功能來避免感染。已知有超過30名腦死孕婦案例靠著維生系統持續生命,讓身體繼續孕育存活下來的胎兒,並在宣佈腦死的數週、數月(有一名病例達107天)後產下胎兒。2018年《紐約客》雜誌的一則報導引起廣泛討論,美國少女麥克馬斯(Jahi McMath)在加州的醫院被判定為腦死,家人將她帶回紐澤西州家中並藉由維生系統持續她的生命。從法律和目前的醫療共識來說,她已經死了。但是對愛她的家人而言,她又存活了將近五年,直到肝衰竭引發失血死亡。


儘管科技日新月異,在生物學和醫學上對於生與死這生命兩端的確切定義,仍缺乏一致且原則性的理解。2000多年前亞里斯多德在著作《論靈魂》提到,任何生物都不只是其身體部位的總和,他認為任何生命的「生魂」(vegetative soul),不管是植物、動物或人類,就是該生物的型式或本質。生魂的本質具備攝取營養、成長與繁殖的能力,這些能力都仰賴身體,當這些重要的能力消失後,這個生命就不再有活力(animate),該詞的字根源自於拉丁文中的靈魂(anima);「覺魂」(sensitive soul)則居中協調動物或人類感知世界與自己身體的能力,該詞最接近我們現在所稱的意識經驗;最後,「理性魂」(rational soul)是人類獨有,負責理性、語言和說話能力,當然,這就是現在人工智慧演算法正積極模擬的能力。


機器學習、基因組學、蛋白組學和巨量資料等現今的顯學,讓我們出現自以為理解生魂的幻覺,並且掩蓋了我們對於如何解釋生魂的極度無知。從空間面向來看,我們該如何確切界定這個生命(衣服、牙齒植體和隱形眼鏡算是身體的一部份嗎)?從時間面向來看,又該如何區分生命的起點和終點?


需注意「不可回復」(irreversible)一詞在當代神經學的死亡定義上意味什麼?由於對生命何時存活或死亡缺乏精確的概念性解釋,因此「不可回復」的概念也就取決於當時的科技。然而科技日新月異,在20世紀初,不可回復指的是呼吸停止,到了20世紀末,呼吸停止已成了可回復的狀態。很難想像腦死的定義是否也會如此?最近一項實驗顯示,這不只是荒誕的想像。


腦部活動:從腦死到部份回復


2019年,一項備受矚目的實驗在美國農業部核准的屠宰場進行,耶魯大學醫學院西斯丹(Nenad Sestan)領導的大型研究團隊利用數百頭豬進行了這項研究,結果發表在《自然》期刊。研究人員從豬隻的頭顱中取出大腦,把頸動脈和靜脈接上模擬心跳的灌流裝置;此裝置負責讓含有多種人工合成化合物的人造血液循環流動,同時攜帶氧和藥物以保護細胞不受破壞,其中關鍵在於灌流溶劑的確切分子組成。這項裝置可比擬為美國每天有數千名病人使用的閉路式血液透析機,他們的腎臟失去功能,必須依賴洗腎機把毒素從身體中沖洗出來。


這些灌流裝置是必要的,因為一旦血液停止流入渴求能量的大腦,腦中的氧氣就會在幾秒內迅速耗盡,進而失去意識。大腦只要缺血或缺氧超過幾分鐘,就會造成不可回復的損傷,在顯微鏡下可看到細胞開始以各種方式崩解,例如組織受損、分解和水腫等。


耶魯團隊檢視了豬隻遭電暈、放血、斷頭後四小時的大腦活動狀態(聽起來很殘忍,但是屠宰場牲畜的待遇就是如此,這也是我成為素食者的原因之一)。他們記錄下各種生物指標,並和死亡四小時且沒有接受血液灌流程序的對照組豬隻大腦進行比較。.......