È possibile mantenere in vita un cervello umano senza il suo corpo? Se sì, per quanto tempo potrebbe essere tenuto in vita (se non per sempre)?

È possibile, più o meno, più o meno. Stai guardando un paio di sfide. Ho notato che la maggior parte delle risposte qui coinvolgono il trapianto in un nuovo corpo, il che aggiunge alcuni problemi, e devo anche notare che non hai specificato di quale qualità di vita ha bisogno questo cervello, o se deve comunicare con il mondo esterno.

Ma prima, un po' di background.

Sono uno studente di dottorato in neuroscienze; lavoro principalmente in elettrofisiologia con alcune cose computazionali mescolate. E regolarmente tengo in vita fette disincarnate di tessuto cerebrale di mammifero e faccio segnali per ore. Descriverò questo processo, e poi parlerò di come questa tecnica viene adattata per i cervelli interi.

Per mantenere in vita il tessuto cerebrale estratto, ho bisogno di sostituire i sistemi del corpo che hanno mantenuto il cervello sano in primo luogo. Mescolo una soluzione di liquido cerebrospinale artificiale (ACSF), che è essenzialmente Gatorade. Ha elettroliti di ricambio nelle concentrazioni corrette, un paio di composti per tamponare la soluzione e controllare il pH, e alcuni nutrienti per quelle cellule viventi. Mischio anche alcuni antiossidanti perché il cervello ha avuto uno shock piuttosto drammatico e ha bisogno di essere protetto mentre i neuroni guariscono o almeno si riprendono. Potrei espandermi su questo se vuoi.

Poi, inizio una flebo che permette all'ACSF di fluire attraverso una camera di interfaccia dove può bagnare il tessuto cerebrale, e accendo un riscaldatore che porta il fluido alla temperatura del corpo. Faccio anche una bolla di ossigeno nell'ACSF, oltre a soffiare ulteriore ossigeno umidificato sulla superficie della fetta di cervello se una parte di essa sarà sopra la soluzione per la registrazione degli elettrodi. Tra l'ACSF, il calore e l'ossigeno, il cervello sta ricevendo ciò di cui ha bisogno per sopravvivere. E la portata è sufficiente per portare via i rifiuti; nella maggior parte delle mie camere di interfaccia l'ACSF non viene riciclato e viene semplicemente aspirato in un pallone di raccolta per lo smaltimento. Ci sono molte ragioni per questo, ma le principali sono a causa della potenziale contaminazione con batteri o rifiuti metabolici, e anche perché questa configurazione mi permette di fornire farmaci o tossine e poi lasciarli lavare via. Inoltre, le quantità di ACSF che uso sono banali, forse due litri in una giornata piena. In ogni caso, questo funziona meravigliosamente per una fetta di tessuto cerebrale e posso tenerne diverse in vita e attive per diverse ore alla volta. Ma queste fette sono spesse da 200 a 400 micrometri, quindi la vascolarizzazione non è necessaria. Che dire di un cervello intero?

Entra il dottor Marco De Curtis. Ha avanzato una tecnica per estrarre un intero cervello e attingere alla sua vascolarizzazione interna cateterizzando il Circolo di Willis. Questo è una specie di grande affare perché ci dà accesso a sistemi intatti; se ricordo bene, ha pubblicato un documento in cui hanno tenuto il sistema olfattivo attaccato e sono stati in grado di studiare il riconoscimento del profumo. Ma ci sono un paio di problemi con il suo approccio; il problema maggiore è che non funziona nei modelli di malattia più comuni di topi e ratti. Funziona solo nei porcellini d'India.

In effetti, lavoro con un roditore diverso da tutti quelli e si tratta di un modello adatto per alcune malattie umane. Un mese fa il mio "Principal Investigator" (PI; alias ricercatore principale) ha notato che i nostri animali hanno una vascolarizzazione sostanzialmente simile a quella delle cavie. Ha iniettato del colorante nei vasi, ha mandato un'e-mail al Dr. De Curtis, ed è stato incoraggiato a continuare. Questo è un progetto in corso; abbiamo avuto un sacco di problemi perché i vasi sono così dannatamente piccoli. Fine Science Tools dovrebbe consegnare alcune attrezzature questo pomeriggio e domani faremo un altro tentativo con questo mulino a vento.

Quindi, per rispondere alla tua domanda: Certo, un intero cervello può essere tenuto in vita, almeno potenzialmente e con la tecnologia di oggi. È soprattutto una questione di sviluppo delle tecniche esistenti, e ci stiamo ancora lavorando.

Per quanto riguarda il tempo in cui può essere tenuto in vita - plausibilmente, per una durata di vita normale. Le sfide sarebbero le stesse di qualsiasi ferita chirurgica aperta. Bisognerebbe mantenerla sterile, umida e con un'ampia circolazione. Per sempre non è un'opzione a questo punto, perché la biologia (o la medicina, che è biologia applicata) non ha ancora risolto la senescenza. In altre parole, il cervello invecchierà ancora. Potrebbe anche invecchiare più velocemente senza input sensoriali, il che si collega perfettamente all'ultimo punto:

Oh, cavolo, questa è una domanda inquietante. In questo momento abbiamo quasi zero mezzi per fornire stimoli sensoriali a un cervello; nel migliore dei casi, se si volessero mantenere intatti i nervi ottici e uditivi, si potrebbe usare qualcosa come impianti cocleari e l'attuale generazione di retine di sostituzione molto rudimentali. Altre cose sensoriali - equilibrio, propriocezione, tatto, temperatura - non possiamo ancora riprodurre a nessun livello che si avvicini a un input significativo, almeno non direttamente al cervello. Forse se si tenesse attaccato il midollo spinale.

Gli input affrontano problemi ancora più drastici; gli array Utah permettono di controllare un braccio robotico o il cursore di un computer. Ma questo è molto limitato, anche con l'attuale stato dell'arte. Diamine, ho un paio di array Utah nell'altra stanza e so quante informazioni possono trasportare; non è molto rispetto ai ricchi dati che di solito si muovono attraverso il nostro sistema nervoso.

Si starebbe essenzialmente costruendo un tetraplegico, tranne che senza nemmeno l'input sensoriale dal viso attraverso i nervi cranici che di solito sono intatti dopo una lesione spinale. Questa sarebbe un'esistenza estremamente limitata e, al momento, orribile da contemplare; a mio parere, anche l'oblio potrebbe essere preferibile. Immaginate la sindrome da locked-in totale, ma peggiore.

Per rendere questa una terapia desiderabile saranno necessarie diverse tecnologie per maturare e un sacco di scienza da coordinare e ingegnerizzare.

C'è speranza, però. I progressi sono stati promettenti; se dovessi tirare fuori un numero dall'aria, direi di tornare qui tra due decenni. Nel frattempo, continuerò a lavorare sulla mia parte del problema.