在科幻小说《三体》中，托马斯·维德为了获取三体人的情报，主导了将云天明的大脑冷冻并送入深空的“阶梯计划”。长期以来，这种在极低温下封存大脑并重启生命的桥段，被普遍认为是不可逾越的科学鸿沟。毕竟人脑就像一块娇嫩的“豆腐”，传统冷冻技术产生冰晶后会将其刺成“冻豆腐”，造成不可逆的结构损毁。 然而，近日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的多项研究显示，人类在低温生物学领域已经悄然按下了“重启键”。 德国埃尔朗根-纽伦堡大学的科学家团队不仅成功让冷冻的小鼠大脑恢复了电生理活性，更在细胞层面找回了学习与记忆的“火种”。

▲示意图

“玻璃化”技术保存小鼠大脑结构

大脑复苏的第一道关卡是“脱水”，在以往，当冷冻保护剂穿透血脑屏障时，极易导致大脑严重脱水和组织皱缩。

2024年5月，复旦大学邵志成团队研发出一种名为“MEDY”的新型冷冻保护剂，通过甲基纤维素、乙二醇、二甲基亚砜和一种能有效抑制细胞凋亡的Rho激酶抑制剂（Y-27632）组成的“化学鸡尾酒”，成功实现了人脑类器官和活体组织的有效保存。实验中，人脑类器官在液氮中冷冻长达18个月后复温，其生长速度和神经元组成仍与未冷冻的类器官高度一致。这一结论也是后续科学家继续前进的基础。

德国埃尔朗根-纽伦堡大学团队在上月发布的研究则更进一步，利用“玻璃化（Vitrification）”技术，即让大脑组织在-150°C以下的极低温中不形成冰晶，而是变成类似玻璃的透明固体。这种“分子运动停滞”的状态，让精细的脑电路躲过了物理层面的毁灭。

大脑功能恢复运行，“复活”再进一步

如果说大脑结构保存是保住了“硬件”，那么大脑功能的恢复就是能否重新运行“软件”。过去的研究只能做到大脑“结构”的完整，就像保存一具精美的标本。德国团队的研究首次证明，成年哺乳动物的大脑神经网络在“完全停滞”后，具备重新初始化复杂功能的能力。

实验显示，复温后的成年小鼠海马体切片不仅能维持基础电信号传递，更重要的是成功诱发了“长时程增强效应”（LTP）。LTP是学习与记忆在细胞层面的物质基础，这意味着大脑存储信息的“电路”在复苏后依然有效，并没有在冷冻过程中丢掉“硬盘”中的数据。

尽管这一发现意味着人类距离将动物大脑冰冻后复活的目标更近了一步，理论上可以在未来帮助人类实现冰冻保存大脑（用于无法医治病症的患者或者星际长途旅行前的大脑“暂时休眠”），但科学家们表现得冷静且克制。

目前的技术突破仍处初步阶段，实验对象多为微米级的脑切片或厘米级的小型器官，对于人类全器官甚至个体的冷冻保存，依然面临着严峻的工程难题——首先是大型组织如何实现内外同步的均匀冷却与复温；其次是高浓度冷冻保护剂带来的毒性问题。

不过，该技术最具现实意义的应用场景可能会是打破器官移植的时间与距离限制。目前，心脏的保存窗口仅有4-6小时，肾脏不超过36小时。如果玻璃化冷冻技术能普及，全球范围内的精准器官调配将成为可能。

红星新闻记者 郑直

编辑 邓旆光

审核 何先菊