作者：小小小白白不白
编辑：Calo
“人类头部移植的时代即将来临了吗 ？”
CNN在2015年曾问过这个听起来似乎无比奇怪的问题。时至今日，尚没有医院开展这样的手术。而率先提出来要尝试“人头移植”的人——意大利神经外科医生塞尔吉奥·卡纳维罗（Sergio Canavereo）——还活跃在媒体面前。最近随着一个新研究的[1]发表，卡纳维罗声称自己距离实现这个看似科幻的手术只差一步之遥。
但对其他人来说，与“人头移植”相关的问题，实在太多了。
意大利神经外科医生塞尔吉奥·卡纳维罗（右）和哈尔滨医科大学教授任晓平（左）。图片来源：OOOM/ SERGIO CANAVERO
首先，为什么要移植头部？
头部移植的出发点很简单。假设你遇到了一个严重的事故，导致了从颈部开始出现高位瘫痪；又或者是你罹患了无法治疗的先天性肌肉衰弱，这时应该怎么办？
别担心，你只需要通过头部移植来换一个身体——这就是卡纳维罗的想法。
卡纳维罗并非是这种理念最初践行者。在二十世纪四五十年代，苏联科学家弗拉基米尔·德米科夫（Vladimir Demikhov）曾尝试把一只狗的头部移植到了另外一只狗的身体上。这两只狗的“混合体”在4天后死了。德米科夫尝试了24次以上，并未找到能够避免狗在手术后不久就死亡的方法[2]。
德米科夫把一只狗的头部移植到了另一只狗的背上。图片来源：Life
在1970年，凯斯西储大学的罗伯特·怀特（Robert White）教授对猴子进行了头部移植。因为脊髓没有和新的身体连接，猴子在手术后便瘫痪了。不过，由于脑内的神经并没有被损坏，和供体连接的新血管可以支撑猴子大脑的存活和基础反应——被移植的猴子可以看、听和闻到周围的环境。但因为身体对新脑袋的免疫排异反应，手术后的猴子也只活了8天[3]。
左：被移植了头部的猴子。右：猴子头部移植示意图。图片来源：Motherboard
头部移植为什么这么困难？
要知道，人的头部是我们身体最复杂的部分之一。它不是一个孤立的器官——头部不仅包括人的大脑，还包括了眼睛，耳朵，鼻子，嘴巴和皮肤，以及两个独立的腺体系。
在任何移植中，供体器官（从捐赠者的身体取走的器官）必须保持存活，才能放入接受者的身体。医生会通过将器官泡在冷盐水中等方法，尽可能长时间地冷却器官以保持其活性。这可以帮助保存肾脏48小时、肝脏24小时、心脏约5-10小时[4]。
但对头部来说，这个过程将会更加困难。同时，在斩首的瞬间，头部的血压会急剧下降，新鲜血液和氧气的迅速流失会使大脑进入昏迷状态，随后导致脑死亡。
其次，手术必须保证所有血管和神经的完美连接，其中脊髓的完整切断和连接可是从来没有尝试成功过的。
人类颈部的横断面图。手术必须要在极短的时间内把头部和身体的所有的肌肉，血管和神经完全缝合，包括有百万个神经连接组成的脊髓。图源：《人体解剖彩色图谱》
再者，和其他任何移植手术一样，移植者面临的挑战还来自自己的身体：如果移植的器官（在这种情况下也就是头部）被免疫系统“标记”成外来的话，可能将遭受免疫系统全面的攻击。这就是为什么几乎所有的移植患者在手术后都需要服用免疫抑制药物。考虑到头部的复杂程度，和它包括在内的如此多的器官，排斥的风险则会高得多。
那这个卡纳维罗打算怎么给人“换头”呢？
2013年，卡纳维罗发表了名为“GEMINI”的人类头部移植手术流程 [5]。简单来说，供体和待连接的头会先被冷却，以在无氧状态下延长细胞的活性。随后，颈部和周围的组织会被切断。最后，供体和移植者的脊髓会用锋利的手术刀同时切断。
供体和移植者的脊髓两端会用聚乙二醇（PEG）粘合——这就是卡纳维罗应对脊髓连接的秘密法宝。PEG经常被用在工业生产和医疗中，并在动物实验中被证明可以促使动物脊髓的神经生长。随后，肌肉和血管会被连接，患者会被置于昏迷状态一个月来限制新融合的颈部的运动。
设想中，头颅供体与受体的血管、肌肉和脊髓将被连接起来。图片来源：youtube.com
同时，医生会对病人施加电刺激来刺激脊髓以加强新的连接。一个月过后，卡纳维罗预期病人可以立刻移动，感觉自己的脸，甚至以同样的声音说话。他乐观地认为，在物理治疗的帮助下，移植者甚至可以在一年之内重新行走。
卡纳维罗还认为，如果大脑可以被适当的冷冻和储存，这个手术本质上甚至可以用来复活死者。卡纳维罗在接受德国《Ooom》杂志采访时说：“一旦第一次人类头部移植被完成，我们将能够尝试重新唤醒第一个被冷冻的大脑，我们正在计划世界上第一个脑移植，我想我们最晚可以在三年内做好准备。”[6]
支持这种做法可行的证据有多少？
并没有多少。
2016年1月，卡纳维罗透露中国哈尔滨医科大学任晓平团队对一只猴子做了头部移植。他们成功地连接了头部和新身体之间的血液供应，但没有尝试连接脊髓。 卡纳维罗说：“这项研究证实了如果将头部冷却到15℃，猴子可以在没有脑损伤的情况下度过这个手术。”然而，他称因为伦理原因，被移植的猴子在20小时后就被安乐死了。但是，这个实验结果并没有在任何同行评议期刊被发表，卡纳维罗也没有透露更多的实验细节 [7]。
同年，任晓平教授向《华尔街日报》透露，他已经对超过1000只的老鼠进行过头部移植手术。《华尔街日报》也报道说，他们曾目睹了一只被移植了新的头的老鼠在呼吸、自由移动和喝水。但是，这只老鼠没能活过几分钟 [8]。
被执行头部移植的鼠。 图片来源：The Wall Street Journal
2016年9月，卡纳维罗又透露了对狗头部移植的结果。新科学家（New Scientist）网站的记者看到一条狗的视频片段，显示它在脊髓被切断后三周就可以走路了[9] 。但是，有人表示质疑,完全没有证据可以证明颈椎是否如同卡纳维罗说的一样真的被成功切断了90%。而且，相关结果依然没有发表在同行评议的学术期刊上。
2017年5月，卡纳维罗和任晓平教授表示，他们成功地移植了一个大鼠的头到另外一只更大的大鼠的背上，创造了一个“两头生物”。该生物的“新头”虽然只存活了36个小时，但据称在手术后有眨眼及其他反应[10]。
大鼠的头部被移植到了大鼠的背上。图片来源：DOI: 10.1111/cns.12700
2017年6月，任晓平和卡纳维罗在《CNS神经科学和治疗学》杂志上发表了新文章[1]，称研究团队切断了15只大鼠的脊髓，随后试图修复其中的9只（其余的作为对照组）。他们使用了聚乙二醇（PEG） 来让移植的脊髓两端融合。结果是，除了一只大鼠，其余在手术后至少存活了30天，并能恢复基础的运动功能，最终可以走路。其中两只甚至康复到了“基本正常”的状态。文章写到：“我们首次展现了由于脊髓完全横断而导致的瘫痪可以被逆转。”
修复脊髓后，大鼠在第28天慢慢地恢复了行走能力。图片来源： DOI: 10.1111/cns.12713
但是他们也提到，为确保最小的损伤，脊髓的分离必须非常干净。可是在现实生活中，脊髓的损伤极少能像实验中那样干净而准确，人类脊髓也要比大鼠的要复杂的多。
总的来说，虽然卡纳维罗和媒体透露出很大的信心和也报道了相关的进展，但实际上真正对于换头手术所发表的文章却很少。目前的进展看，支持在人身上实行第一次换头手术已时机成熟的证据看起来也稍显牵强。
其他科学家怎么看？
不管是技术层面还是伦理层面，这个人类换头手术的可行性都饱受质疑。
首先，卡纳维罗的手术需要将大脑冷却至12-15℃，但并不是所有的大脑都能在这样的温度下存活下来。哥伦比亚大学神经外科助理教授克里斯托弗·文弗里（Christopher Winfree）告诉BuzzFeed：“如果他们在十名患者身上这样做，可能只有三到四人可以生存下去。”[11]
其次，融合脊髓以前从未被尝试过，也很有可能是无法完成的——这样的融合甚至没有在动物里尝试过。把数百万的神经像卡纳维罗描述的那样完美地连接好，也听起来极其不可思议。得克萨斯大学西南医学中心的神经外科主任、美国神经外科医师协会会长亨特·巴赫尔（Hunt Batjer）质疑说：“气管、脊柱、主要静脉和动脉确实可以被连接上，但是脊髓的连接是一个大问题。即使病人能在手术中存活下来，结果也只能是无法移动或者呼吸。”[11]
再者，假设手术成功了，移植的头部很有可能被身体所排斥。在所有被移植头部的动物中（猴子，大鼠和狗），最长的术后也只活了八天。纽约大学朗格尼医学中心医学伦理主任亚瑟·卡普兰（Arthur Caplan）对CNN说，即使是脸部移植手术，所需的抗排异药物的剂量都非常之高，对患者有很高的致癌和肾病的危险。对于头部移植来说，所需要的免疫抑制药物足以让新的身体中毒，这完全没有意义。[12]
即便这些难题都被攻克了，人类头部移植还面临着其他伦理问题。其中最为关键的是：如果我们用极大的代价移植整个身体来挽救一个人的生命，与我们可以移植身体内的很多其他器官去拯救更多的人的情况下，这样做是否最有效地使用了捐献者的身体？
当然，还有更棘手的自我认知问题——如果你的头被放在了另一个身体上，这真的还是你吗？正如卡普兰所言：“这个移植背后的目的是保护你，但是如果你唯一可以做的是改变你的身体，你并没有真正救活你自己，因为你已经变成了另外一个人。”[13]
什么时候才会对人做“换头手术”？
从2015年发表了头部移植GEMINI计划开始，卡纳维罗多次在媒体和国际学术会议上宣传着换头手术的可行性和实验进展。但是，很多动物实验细节却并没有和媒体透露，也并没有被发表在学术杂志上。这让很多业内科学家对其持有强烈的质疑，认为这是一个疯狂且并没有足够科学依据支撑的尝试。
2015年，卡纳维罗在TEDx上做过题为《头部移植：未来即现在》的演讲。但在多数同行眼里，头部移植的未来仍在未来。图片来源：TED
目前，卡纳维罗坚持说第一例人类换头手术将在2017年和任晓平教授一起完成。卡纳维罗对媒体透露：“我们在考虑在2017年圣诞节期间在中国做第一起人类头部移植。中国的手术团队已经在捐献的人类尸体上完善了手术技巧。”[14]
但是，在今年5月接受采访时，任晓平教授回应：“目前，人类异体头移植手术没有具体时间表，没有确定接受手术的人选，没有确定手术地点。”[15]
“可以肯定的是我们团队一直没有停止过对相关技术的前期基础科学研究。我们在基础研究中，构建了头移植的动物实验模型，并发表了论文。”他说。
显然，任晓平教授对于这项手术的看法和卡纳维罗相比要保守和实际得多。他认为，虽然基础研究有了相当的进展，但是距离真正的头部移植临床手术还很遥远。
参考资料：
Ren, Shuai, et al. "Polyethylene glycol‐induced motor recovery after total spinal transection in rats." CNS Neuroscience & Therapeutics (2017).
http://www.nytimes.com/1998/11/25/world/vladimir-p-demikhov-82-pioneer-in-transplants-dies.html
https://motherboard.vice.com/en_us/article/pggnk7/dr-robert-white-transplanted-first-monkey-head
http://www.businessinsider.com/problems-with-head-transplants-2015-4
Canavero, S. (2013) HEAVEN: The head anastomosis venture Project outline for the first human head transplantation with spinal linkage (GEMINI). Surg. Neurol. Int. DOI: 10.4103/2152-7806.113444.
https://www.ooom.com/digital/sergio-canavero/
https://www.newscientist.com/article/2073923-head-transplant-carried-out-on-monkey-claims-maverick-surgeon/
https://www.wsj.com/articles/surgerys-far-frontier-head-transplants-1433525830
https://www.newscientist.com/article/2106382-head-transplant-teams-new-animal-tests-fail-to-convince-critics/
Li, Peng-Wei et al. (2017) A cross-circulated bicephalic model of head transplantation CNS Neuroscience & Therapeutics. DOI: 10.1111/cns.127133
http://www.alphr.com/science/1001145/human-head-transplant-chinese-researchers-claim-success-with-rats
http://edition.cnn.com/2015/04/03/health/italian-neurosurgeon-says-human-head-transplant-will-happen-in-two-years/
https://www.livescience.com/50074-head-transplants-wont-happen.html
https://futurism.com/worlds-first-human-head-transplant-will-take-place-in-2017/
http://website.hrbmu.edu.cn/Article/ShowArticle.asp?ArticleID=4106
文章题图：Seeker/youtube.com
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