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「換頭手術」難點多,至少面臨「三座大山」?

「今年4月,義大利神經外科專家賽吉爾·卡納維羅宣布兩年內將完成世界首例人類頭顱移植手術,引發外界關注。據英國《每日郵報》9日報道,手術的準備工作目前有了新進展,樂觀估計,該項手術可能將於2017年進行。」

上面這則新聞是在說近日媒體上沸沸揚揚的「換頭手術」。熱鬧之餘,我們不禁要問:這個手術究竟怎麼做?能否順利實現?為了解答這些問題,我們就要追根溯源,從換頭術的起源說起。

拋開古代浪漫神話不談,人類對換頭術的科學研究始於二十世紀中葉。當時在蘇聯和美國,都有科學家在實驗動物身上進行了換頭實驗,其中蘇聯科學家德米霍夫(Vladimir Demikhov)更是搞出了「雙頭狗」這樣的怪物。

「換頭手術」難點多,至少面臨「三座大山」?

但所有這些嘗試都以失敗告終,實驗動物均在手術後不久死亡,而相關手術技術也從此處於停滯狀態。那麼換頭術究竟難在哪裡,讓其如此高不可攀?

這就要從換頭手術的技術原理上說起。

乍一看,換頭術的思維非常簡單,將頭部整體移植到身體上。但仔細分析起來,難點就非常多了,大概可以將其劃分為「三座大山」:

第一座大山:頭部複雜的解剖結構

頭部有著極其複雜的解剖結構,含有眼耳鼻喉和大腦等諸多重要器官。將其作為一個整體進行安全保存和手術移植,難度會非常之高。

在頸部,有著紛繁複雜的血管、淋巴管、神經投射和肌肉分布,想要一一精確縫合對接,需要極大的手術工作量和漫長的手術時間。但人類頭部能否靠著體外循環設備獨立堅持這麼久卻是個醫學上的未知數。而且頸部穿行著頸椎、氣管、食道等重要結構,手術後這些重要器官能否正常行使功能,也難以預測。

更不用說移植手術的另一個難點——缺血再灌注損傷,即使以上所有手術操作都精準及時,血液復通進入頭部之後仍然可能會發生嚴重的損傷,最終導致移植頭部包括腦、眼在內的諸多重要器官功能受損。

第二座大山:來自身體的排斥反應

即便手術順利,也沒出現嚴重的缺血再灌注損傷。在整體移植後,頭部也將面臨來自身體免疫系統的排斥反應。所謂排斥反應,就是機體免疫系統對外來組織、細胞的攻擊行為。

在平時,這種反應是保護身體健康的鋼鐵長城,但在移植手術時,機體的排異反應就成了致命的雙刃劍,若不使用特殊藥物抑制,就可能迅速導致植入器官死亡。而人體的免疫系統經過長期進化已經極為複雜,其運行機制到現在也沒完全研究清楚,免疫抑製劑在使用中也有很多副作用和不可控情況。

雪上加霜的是,由於手術移植的並非單一器官或組織,而是整個頭部,其中涉及的器官、組織類型非常繁雜,抗免疫排斥治療難度更是難以想像。

上文提到的蘇聯狗頭移植實驗就是因此失敗的。我們現在雖然已經對排斥反應有一定的控制能力,但稍有不慎,移植的頭部仍然會被身體的免疫系統迅速摧毀,患者也將面臨死亡。

第三座大山:建立頭與身的神經聯繫

患者的頭部如何與身體建立起神經聯繫,是換頭術面臨最嚴峻的難點。

須知,頭部移植會將頸部整個截斷的,其中就包括頸椎內的脊髓。而脊髓,是向身體外周神經系統傳達大腦信號的「高速公路」,自身也有一定的神經調節功能,將其在如此高的位置截斷,無異於人為造成了高位截癱!

目前,對於神經損傷修復的研究雖然開展得如火如荼,神經營養因子、生物工程替代材料甚至神經幹細胞都紛紛八仙過海各顯神通,但大部分技術都依然在實驗室中摸索嘗試,至今仍難在臨床患者身上完成如此重任。

回到目前頭顱移植手術,就算患者挺過了上文所述的所有八十一難,最後也難免在這個神經連接難題前功虧一簣,最終只能以高位截癱的狀態苟延殘喘。

綜上所述,這次賽吉爾·卡納維羅(Sergio Canavero)和任曉平主持的換頭手術成功概率可能並不大,現有的技術尚未完全準備好進行如此複雜的手術。

換頭術帶來的醫學進步

當然,換頭手術的研究本身是有其積極意義的。對換頭術等移植手術的探索事實上促進了對上文「三座大山」的攻克進度,可以推動整個移植醫學和再生修復領域,其研究成果更會使無數各類疾病的患者受益。

因此,這次換頭術本身成功與否並不是最重要的,相關領域的科研成果才是現階段實打實造福人類健康事業的科學進步。而對於一些飽受身體嚴重疾病但頭腦健全的人來說,換頭術有朝一日的應用也能使他們從病魔的痛苦中得到極大的解放,甚至恢復健康的生活。

換頭術面臨的倫理挑戰

換頭術的確能極大地帶動的相關科技的發展,促進人類健康。但有人擔心,若有朝一日換頭手術真的突破重重困難大規模應用了,對社會是否會造成很大的影響?

人之為人,最重要的就是其思想和記憶,而這二者都是和大腦緊密相關的。換頭手術與其說是「換頭」不如說是「換身」,並不會對患者的社會身份認知造成太大影響。當然,由於生殖系統屬於更換的身體,因此患者康復後如果進行生育,將會面臨一個「孩子是誰的」問題。

還有一些人猜測,換頭術是否能讓人延年益壽甚至長生不老?

答案是否定的。人類的神經系統(包括大腦)自發育完成後就基本失去了再生能力,幾乎所有神經細胞都無法繼續分裂,可以說是「用一個少一個」,這也是上文中神經損傷修復如此困難的根本原因。

換頭手術本身並不能直接逆轉患者大腦的衰老。因此,換頭術更多地是為身患重症的患者提高生命質量,而非延長生命時間的續命法寶。

(出品:科普中國;製作:開普樂創客團隊;監製:中國科學院計算機網路信息中心;「科普中國」是中國科協攜同社會各方利用信息化手段開展科學傳播的科學權威品牌。轉載請註明「來源:科普中國」。)

「換頭手術」難點多,至少面臨「三座大山」?

作者寫於2015-09-24
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