Hồi sinh một bộ não:Có cần định nghĩa lại “cái chết” và “con người”?

Ảnh: Science.com

Dù bộ não lợn trong thí nghiệm này không còn hoạt động liên quan đến ý thức, và vì thế không được công nhận là một bộ não sống lâm sàng, nhưng những phát hiện đã mở ra nhiều cơ hội lẫn thách thức mới trong lĩnh vực nghiên cứu về hoạt động của não bộ.

Nỗ lực nghiên cứu

Vài năm trước, Sestan đã đặt hàng các lát mô động vật và não người từ nhiều ngân hàng não để thực hiện nghiên cứu. Các mẫu vật này được đặt trong thiết bị làm lạnh và vận chuyển đến Đại học Yale trong vòng 3-4 tiếng hoặc đôi khi hơn một ngày sau cái chết của người hiến tặng.

Sau đó, ông cùng các đồng sự nuôi cấy hoặc phát triển các tế bào hoạt động từ những mô đã chết này. Trong điều kiện phù hợp, họ có thể giữ cho tế bào sống được vài tuần.

“Nếu có thể khôi phục hoạt động cho từng tế bào não sau khi chết, thì điều gì khiến ta không thể khôi phục hoạt động cho toàn bộ lát não?” - ông tự hỏi.

Nếu thành công, nghiên cứu sẽ là phương thức hoàn toàn mới để nghiên cứu chức năng não, đặc biệt là về connectome - tức bản đồ kết nối tổng thể của 90 tỉ tế bào thần kinh và hàng trăm nghìn tỉ khớp thần kinh trong não bộ. Connectome được các nhà khoa học thần kinh xem là vô cùng quan trọng và có khả năng điều trị hàng loạt rối loạn từ tự kỷ đến tâm thần phân liệt.

Năm 2012, Sestan cùng đồng sự tìm cách phát triển một loại chất lỏng có thể bảo quản những khối não của chuột, lợn và người trong thời gian dài. Tuy nhiên, vấn đề nằm ở việc mô chỉ còn nguyên vẹn nếu mẫu vật được trữ trong tủ lạnh. Khi được đưa ra môi trường nhiệt độ phòng để nghiên cứu, các mô này nhanh chóng phân hủy.

Một buổi chiều, Sestan ghé qua khoa giải phẫu bệnh của Đại học Yale và thấy một bộ não người đang chìm trong bồn rửa. Chất bảo quản được dẫn từ một chai nhựa gần đó, nhỏ giọt qua vài đường ống và dẫn đến các động mạch của cơ quan này.

Trong phòng thí nghiệm của mình, ông chủ yếu bảo quản mẫu vật bằng cách đông lạnh hoặc ngâm trong formaldehyde.

“Tin tôi đi, việc truyền dịch hiệu quả hơn nhiều” - Art Belanger, người quản lý nhà xác của trường đại học lúc bấy giờ, nói. Khác với cách ngâm mẫu vật, truyền dịch thúc đẩy sự hoạt động của mạng lưới mạch máu hiện có, mô phỏng dòng máu chảy qua cơ quan.

Nếu được thực hiện đủ nhanh sau khi chết, cách này có thể ngăn chặn sự phân hủy tế bào. “Sẽ không có bất kỳ sự cố nào xảy ra ở mô và vi khuẩn không phát triển được. Tất cả chỉ là ở trong trạng thái tạm dừng hoạt động” - Sestan nói.

Năm 2015, Sestan hợp tác với hai nhà khoa học trẻ Zvonimir Vrselja và Stefano Daniele trong hành trình nghiên cứu. Họ đến Virginia, thức dậy vào 4h30 sáng suốt nhiều tuần để đến lò mổ và xin những chiếc đầu lợn về.

Ông cùng nhóm nghiên cứu tách bỏ toàn bộ phần não và các mạch máu ra, sau đó tăng nhiệt độ của bộ não lên 370C, rồi bơm đầy vào chúng một chất tổng hợp có nguyên lý hoạt động tương tự máu.

Sau khi thực hiện thí nghiệm với vài trăm chiếc đầu lợn, kết quả cho thấy các tế bào não lợn tiếp nhận oxy và glucose và thải ra carbon dioxide, tức chúng đang tiêu thụ năng lượng, và một số tế bào não còn bắt đầu phát tín hiệu với nhau.

Các nhà khoa học đã phải tự lần mò quy trình thực hiện nghiên cứu, bởi có rất ít tài liệu nói về mạch máu của lợn, đặc biệt là về cách máu lưu thông trong não chúng. Một trong những điều thú vị nhất mà nhóm của Sestan phát hiện được là các tế bào não còn hoạt động sẽ có nhiều hình dáng khác nhau, tùy theo loại tế bào và chức năng. Trong khi đó, các tế bào não chết hoặc không hoạt động lại trông rất giống nhau.

Vào tháng 3-2018, trong cuộc gặp với Viện Y tế quốc gia Hoa Kỳ (NIH), Sestan nhấn mạnh ông tự tin những bộ não trong thí nghiệm của ông “không ý thức được gì cả”. Một tháng sau, trên tạp chí Nature, Sestan cùng đồng sự đã gây kinh ngạc với những công bố về nghiên cứu.

Các phát hiện chứng minh não của các động vật có vú lớn vẫn duy trì khả năng phục hồi vi tuần hoàn: một số chức năng phân tử và tế bào vẫn còn hoạt động nhiều giờ sau khi ngừng tuần hoàn.

Những bí ẩn về não bộ

Từ khi hiểu về vai trò của não bộ động vật có vú, giới khoa học đã nỗ lực tìm cách để làm não sống lại. Năm 1803, bác sĩ người Ý Giovanni Aldini đã miêu tả việc chặt đầu một con bò và nối chiếc đầu này với một cục pin thô sơ.

Gần như lập tức, cái đầu run rẩy dữ dội như thể đang trải qua một cơn động kinh. Sau đó, Aldini chuyển qua nghiên cứu trên con người và quan sát thấy mắt bên trái của mẫu thử đã mở ra.

Điều Aldini còn chưa hiểu, với trình độ thời bấy giờ, là sự sống không chỉ được vận hành bằng dòng điện, mà là máu và oxy, gas và acid, một bản giao hưởng cực kỳ phức tạp của các tế bào liên tục chết đi, tái tạo và sinh sôi, như chính con người. Phải mất hơn 150 năm, con người mới có đủ công nghệ để quan sát các chức năng này một cách căn bản nhất, chứ đừng nói đến việc sao chép.

Nửa sau thế kỷ 20, một kỷ nguyên mới về nghiên cứu não bộ được mở ra nhờ vi điện cực, một phát minh cho phép giới khoa học “lắng nghe” các tế bào thần kinh “giao tiếp” và nhờ các thiết bị công nghệ cao để theo dõi lưu lượng máu và hoạt động thần kinh trong não, từ đó tìm hiểu cách não phản ứng với các chấn thương.

Năm 1982, nhà nghiên cứu người Nhật Bản Takaaki Kirino xuất bản bài báo gây chấn động ghi lại việc “trì hoãn cái chết của tế bào thần kinh” ở loài chuột nhảy gerbil. Ông nhấn mạnh, rất nhiều tế bào não của con vật thí nghiệm dường như vẫn nguyên vẹn một thời gian dài sau khi dòng máu bị cắt đứt đường đến não.

Hiện tượng này sau đó được quan sát thấy ở mô não người sau khi chết. Các nghiên cứu này chứng minh rằng chết não không phải là sự kiện đơn lẻ xảy ra một lần, mà là dần dần, theo từng bước. Vì đặc điểm này, các nhà khoa học nhận thấy họ có thể trì hoãn sự chết não, hoặc đảo ngược các phần trong toàn bộ quá trình.

Đối với Sestan và nhiều nhà khoa học khác, tiếp tục nghiên cứu về não bộ là nhiệm vụ phải được thúc đẩy vì ý nghĩa quan trọng của nó với thế giới: đẩy lùi nhiều căn bệnh, phát triển nhiều phương pháp điều trị, cứu mạng người, và trên hết là có được cái nhìn đầy đủ hơn về một cơ quan phức tạp đến đáng sợ: bộ não.

Năm 2019, một nghiên cứu của các nhà khoa học thần kinh Tây Ban Nha đăng trên tạp chí Neuroscience cho thấy những bệnh nhân từng được cho là hôn mê sâu do chấn thương sọ não và sống thực vật thực ra vẫn có các hoạt động não, thậm chí là giao tiếp, chỉ ra một mục tiêu mới nữa cho giới khoa học thần kinh.

Ranh giới đạo đức

Vấn đề được giáo sư luật Hank Greely của Đại học Stanford đặt ra là trong thời đại tiến bộ khoa học hiện nay, câu hỏi “điều gì xảy ra nếu” đã tiến nhanh đến giai đoạn khả thi hơn bao giờ hết. “Sẽ xuất hiện những nhà khoa học thiếu đạo đức..., hoặc một kẻ có quá nhiều tiền để thuê những nhà khoa học thí nghiệm trên não người đã chết” - giáo sư Greely nhấn mạnh.

Tháng 4-2018, một bài viết của 17 nhà thần kinh học và sinh học, bao gồm Sestan, được đăng trên Nature nhấn mạnh rằng các thí nghiệm trên mô não người có thể cần các quy tắc đạo đức đặc biệt, cụ thể là ba mảng trong các thí nghiệm liên quan đến thay não gồm tạo ra não “mini” (organoid), cấy ghép mô não người vào chuột, và nghiên cứu mô não người bên ngoài cơ thể sống.

Rất nhiều câu hỏi về đạo đức được đặt ra. Nếu mô não được tạo ra trong phòng thí nghiệm lại xuất hiện ý thức, vậy mô này có được bảo vệ theo các quy định dành cho nghiên cứu trên người hoặc động vật hiện nay?

Nhiều nhà khoa học thần kinh, sinh học tế bào gốc, đạo đức học và triết học đã kết luận khi càng tìm hiểu cách não người hoạt động, sẽ càng nảy sinh các rắc rối về mặt đạo đức, và vì thế, cần có một hướng dẫn rõ ràng hơn dành cho việc nghiên cứu.

Khi những nghiên cứu về thay thế não người được thực hiện với quy mô lớn và tinh vi hơn, những bộ não này hoàn toàn có khả năng phát sinh tình cảm như con người, ví dụ như bắt đầu cảm nhận được niềm vui, đau đớn hoặc căng thẳng ở một mức độ nhất định, có khả năng lưu trữ và khơi gợi lại ký ức, thậm chí có một số nhận thức về bản thân.

Trước các khả năng này, Sestan và các đồng sự nêu ra những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng, bao gồm số liệu cụ thể để đo lường và đánh giá mức độ giới hạn, đặc biệt là ở góc độ đạo đức của nghiên cứu.

Đó là hàng loạt câu hỏi: Phạm vi nào trong cấy ghép giữa người và động vật - điều gì xảy ra nếu việc cấy ghép khiến con vật trở nên quá giống con người. Định nghĩa lại về khái niệm cái chết - đặc biệt khi ngày càng có nhiều thí nghiệm nuôi cấy não người bên ngoài cơ thể sống hoặc những công nghệ mới giúp khôi phục các chức năng bị mất ở não người.

Đâu là điểm dừng cho các nghiên cứu, ở đó con người nên hài lòng với các kết quả, thay vì tiếp tục đẩy xa vấn đề? Ai là người có quyền sở hữu hoặc quyết định về phúc lợi của các mẫu vật thử nghiệm, đặc biệt là trong thay thế não và cấy ghép giữa người với động vật?

Sau các nghiên cứu này, mô não người nên được xử lý theo cách nào? Đâu là những yêu cầu đặc biệt về chia sẻ dữ liệu, hợp tác và sử dụng mô não? Cuối cùng là việc thành lập các hội đồng chuyên về đánh giá đạo đức.■