教授聚焦:揭开濒死体验神秘的面纱

28 4 月, 2016
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Jimo孛儿只斤 吉莫(Jimo Borjigin), 密歇根大学分子综合生理系副教授、神经内科系副教授。她的研究方向为生物钟(Circadian Rhythms),大脑信息处理(Brain Information Processing),和心电信号的新式处理(Electrocardiomatrix)。 2013年她与团队在濒死老鼠的一项研究中,发现了动物濒临死亡时的高频率脑电波,引起科学界的广泛关注。

Q: 吉莫,你是出生成长于中国呼和浩特,很有趣的是您本科和硕士就读于日本仙台的东北大学,可以聊一下怎么会到日本念书?

我是1978届第一批高考的学生。当时改革开放,政府公费资助留学生到海外读书。我高考完后就被中国科技大学近代物理系录取。 我记得下火车入校报道时,报完名字后就被指向往左走,当时纳闷为什么有些同学向右走。后来才知道原来左边是出国的,右边是不出国的。是否公派出国是由入校生的高考成绩来决定。

在校不过半年学校说要把我送去日本留学,百分之百公费,问我是否乐意。我当时觉得是挺好的事情,父母也很支持。父亲当年就是去仙台东北大学读书 (当年东北是日本的殖民地,男性的选择只有当兵或读书两项)。 在我去日本留学前,还需要进入预备校学习语言以及其他基本课程。

我当时在中国赴日预备校,被分配到生物班,因为心中喜爱的是物理,有点不情愿。

Q:但是你的日本本科学位是物理?

中间还发生过一件奇特的事情。当时东北大学理学院院长请来了当年和他同一个实验室工作的校友-杨振宁先生。 在院长家里晚餐的时候 ,我提及自己原本是想学物理,但是被分配去学生物的事儿。杨振宁先生说,怎么可以这样,我帮你去说说。后来大使馆致信允许我换专业。我就这样换成了物理专业。

Q:谈谈你为什么后来到美国读博士?

当时国内政策有很多的变化,不需要本科一读完就回国服务,允许你继续深造,但经费自理。我从小就想做科学家,觉得自己还没学成,怎么贡献。后来申请到仙台国际留学生奖学金,就继续留日读硕。

我记得当年在日本一个有名的科学杂志上发表review article (文献回顾文章), 介绍美国视觉蛋白方面很出色的一项新研究(很巧的是,那位论文的作者成了我后来在霍普金斯大学的博士导师)。我一边翻译,一边觉得疑惑,我一个中国人,在日本搞科研还要通英文,觉得自己拐了很大的一个弯,为什么不直接用英语去接触顶尖的研究呢?

后来有机会到美国奥克拉河马的一个实验室工作,看到美国的研究很有活力,就决心留下来,努力学习英语,随后成了霍普金斯大学的神经科学系博士生。

Q: 我们聊聊2013年的老鼠实验 (Borjigin et al., 2013)。 有人认为,在老鼠身上发现的并不适用于人类。你怎么看?

我并没有打算在两者之间划等号,老鼠和人类的区别自然不小。这项新课题的启动是源于
2007年的一个偶然的发现。

当时在我们的一项实验中,有几只老鼠经过脑血栓后意外的死了。在他们死亡前的几分钟内,大脑里分泌出来的血清素(serotonin)突然增高了二十多倍!这意味着死亡瞬间的大脑非常活跃, 我于是开始查看文献, 本想几天内就能找到合理的答案。

以前我对死亡的原理关注的很少, 总以为这么重要的课题在科学界一定早就有了答案, 既然对生命的诞生过程我们已经知道许多, 那么对生命的终结过程也应该知道的很详细才对, 因为这是一条我们人人都得走的路。查看了许多文献以后, 才知道完全不然。

我发现整个医学界都认为在心脏性猝死的过程中, 心脏功能的快速衰竭导致大脑功能的消失;而脑电波强度的急剧下降是脑功能丧失的证明。 也正因为这种思维的引导,许多人有过的濒死体验便被认为不是大脑的产物,而是体外产生的意识, 是灵魂已上天堂的证明。所以,我的研究需要解答的核心问题是,濒死时,脑电波强度的急剧下降是否能证明包括意识在内的大脑功能的丧失。

我开始在老鼠实验中找论证。 在13年的实验里,发现老鼠心脏停了以后,脑电波极速下降,几秒钟之内就确实变得象拉直线了。但是, 当我把原始信号不断放大好多倍数又仔细观察后, 才发现心脏停了以后的脑电波虽然幅度低了,频率却增高了。 而且大脑不同部位的电波开始产生极强的共鸣, 既有gamma波段也有theta波段的共鸣, 这两种脑电的共鸣都是大脑有功能有意识的代表。也就是说,在濒临死亡的那一刻,虽然老鼠的脑电波看起来很低,但是活力很强, 比清醒的时候意识还强大。 这就可能解释,为什么濒临死亡的时候,出现了Realer than real (比现实还要真实)的现象。

Q: 为什么大脑在死亡前瞬间要加强意识?

为了解答这个问题,我们又做了第二批老鼠实验 (Li et al., 2015)。这次我们在老鼠窒息前后同时测量心脏和大脑的电信号。

和第一批老鼠一样,氧气的来源一断,大脑马上就被激活了 (对这一点,有睡眠窒息症的患者应该常有体会)。不仅如此,心脏的功能也急剧下降。 有趣的是,窒息早期的电波共鸣仅局限在大脑内部。晚期的电波共鸣开始在大脑和心脏之间形成,而且心脏功能越下降,心脑间的电信联系就越紧密。

除了电信号, 我们还发现几乎所有与大脑意识有关的神经传导素(去甲肾上腺素、多巴胺, 血清素, γ-氨基丁酸)都有大幅度的上升(20-400倍!)。 这项实验给濒死状态下大脑电信号的激活提供了有力的化学基础。

那么,既然心脏的衰竭和心脑共鸣成正比,有没有可能是大脑来的信号加速了心脏停搏呢?为了解答这个问题, 我们把大脑和心脏之间的神经联系切断了。 吃惊的是, 在无氧的状态下, 和大脑脱节的心脏反而跳的时间更长。 也就是说, 被无氧激活的大脑加速了心脏停搏.简直太刺激了!事实和现在科学界和医学界的观念恰恰相反!

我们仍在不断地探索背后的原理原因,每一次探索都让人惊喜万分 。

Q: 既然你研究死亡,那你对个人对死亡的看法?

我认为死了就死了,意识和大脑一起消失,身体回到土壤,被其它生物消化掉。

Q: 有想过你自己的死法吗?

因为我家族没有特别的病例史,我可能会是中风或心搏骤停(Cardiac arrest)而死。不管怎么, 希望那是我把死亡过程都研究清楚以后的事儿。说不定我的这项研究也能延长我自己的生命。

Q:你有想过死的时候,想被人记住什么呢?

对死亡过程的研究有贡献。死亡是必然的,早晚的。 如果我的研究能推迟这个人人必经之路,那应该对人类是一大贡献。

Q:作为一名女性,在美国做科学研究,你个人有遇到什么障碍、歧视或者不公?

有,但都是间接的。 有些男性同事的言语歧视,当然不是当面直接说,大多是不易察觉的。

我个人认为,美国算是比较公道的国家,靠自己还是可以打出一片天。

Q:作为一个非本土美国人,你在美国做科研,你是怎么走过来的?

我是那种”别人越瞧不起我,我就一定要做好” 的人。人与人之间是有差异,但是差异并没有很大。我一直鼓励我的学生-只要是人能做到的事情,你也能做到。唯一差别是”How much do you really want it”(你到底有多想要)。

Q:对于从事科学研究的人士,你都有什么建议?

Work hard(努力工作)。用长远的眼光看问题,不要局限在自己研究的一亩三分地上。我认为有些所谓的专家,几十年来都研究一样的东西,实际非常狭隘。需要些不同的视觉来看待问题, 才会有科研的突破。 要敢于成为”outsider scientist”。

Q: 您是在中国出生长大,在日本受的本科研究生教育,随后来美国读博和工作,这些经历在你身上都留下了怎样的印记? 它们都怎么体现的?

我原在中国生中国长,自有一个中国情和中国胃,虽然自己是个蒙古族。在日本7年,我很敬佩日本人敬业专心致志的精神。我做实验的时候,都认真仔细,力求完美,这可能得益于在日本受的教育。 我是到了美国之后逐渐有那种为公共服务(Public Good)的意识。人不能只为自己想、为自己活,也要对社会负责,这就是美国在我身上的印记。

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Jimo Borjigin
Borjigin et al., 2013
Li et al., 2015