死の直前に私たちの脳に起こること

06 12月, 2019
2018年になってから、人間が死ぬときに脳に何が起こるのかを解明され始めました。本記事で詳細をご覧ください。

私たちの死の直前に脳に何が起こるかというのは、人類の最大の謎の1つでした。世界中の科学者が研究を続けていますが、これまでは誰も明確な答えを導くことはできませんでした。

2018年、ドイツのベルリンにある大学病院であるシャリテーとアメリカのオハイオ州にあるシンシナティ大学の科学者たちが、この質問の答えの解明に乗り出しました。脳のエネルギーが枯渇し、血液を受け取らなくなったときに脳に何が起こるのかを把握することを目指したのです。

この研究では、電極を使用して脳卒中などの壊滅的な脳の損傷を経験した患者の脳の活動を解読しました。この研究から得られた情報は、脳卒中で何が起こっているのかに焦点を当て、「死の神経生物学」への貴重な洞察を提供するのに役立ちました。

死の直前 脳に起こること

死の神経生物学

体内器官の中でも、脳は低酸素症と虚血に対して最も脆弱です。低酸素症は、臓器が血液から十分な酸素を受け取っていない状態を指します。

一方、虚血は、特定の領域への血液循環の停止または減少であり、酸素不足は細胞の損傷を引き起こします。

低酸素症と虚血に最も脆弱な細胞は次の通りです。

  • 大脳新皮質の錐体細胞II、IV、V
  • 海馬のCA1錐体細胞
  • 線条体の神経細胞
  • プルキンエ細胞

脳への血液循環が中断されると、10分以内にこれらの神経細胞への不可逆的な損傷を引き起こします。

これは、心肺停止後などに発生する可能性があります。

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人間が死ぬ直前の脳はどうなるのか?

ジェンズ・ドライア氏が実施した研究が発表されるまでは、科学者は次のような脳波(EEG)からの情報に基づいて、仮説を立てていました。

  • 脳波が静止すると脳死状態となります。
  • 大脳皮質の神経細胞は、「電気的静止」の間、数分間は分極したままになります。

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実験

この研究中、研究者は、患者の生命維持装置を外したときに発生した、突然の低酸素や虚血中に患者の生理病理学に何が起こったかを分析しました。

ICUにいる間、研究に参加した患者は頭蓋内電極で神経をモニターされました。彼らは次のいずれかに苦しんでいました:

  • くも膜下出血(SAH)
  • 悪性半球梗塞
  • 外傷性の脳損傷

死に瀕している患者の脳機能モニタリングが行われました。この研究に参加した患者は全員、本人または家族の希望で心肺蘇生法行わないDNR指示を受けていました。

死の直前 脳で起こること

結論

脳に重度の損傷を受けた患者は、長期にわたる脳皮質の電気的静止が、しばしば神経細胞の脱分極の延長によって誘発されることが、この実験で示されました。

拡張された脱分極は血管収縮および血管拡張と一体となり、神経細胞およびグリア細胞の脱分極のほぼ完全な波となります。

拡張された脱分極は、次の症状が発症している間に起こる可能性があります。

  • 視覚的片頭痛
  • くも膜下出血
  • 脳内出血
  • 頭部外傷
  • 虚血性脳卒中

これは、拡張された脱分極が体内組織に侵入できる多発性のパターンを引き起こします。脱分極は、脳機能イメージングを使用する脳機能モニタリングにおいてのみ明らかになるとみられています。

人間の脳は重度の脳虚血に対して、具体的な病理学的なパターンで反応すると研究者たちは結論付けました。特定のタイプの神経細胞が、脳に電気的な不均衡を作り出すことにより、脳死を防ぎます。

脳が酸素を含んだ血液の供給を停止すると、神経細胞は残っているものを集めようとし、「脳の津波」としても知られている、脱分極の広がり伴う非分散的なうつ病が発生します。

死ぬ直前に私たちの脳はどうなるのでしょうか?

その答えは、死に至る細胞の毒性変化の始まりを示す、脱分極の広がりが起こります。ただし、脱分極だけならば元に戻すことができるため、特定の死亡の兆候とは言えず、この分野においては、より多くの調査と研究が必要になります。

  1. Dreier, J. P., Major, S., Foreman, B., Winkler, M. K., Kang, E. J., Milakara, D., … & Andaluz, N. (2018). Terminal spreading depolarization and electrical silence in death of human cerebral cortex. Annals of neurology, 83(2), 295-310.
  2. Ayad, M., Verity, M. A., & Rubinstein, E. H. (1994). Lidocaine delays cortical ischemic depolarization: relationship to electrophysiologic recovery and neuropathology. Journal of neurosurgical anesthesiology, 6(2), 98-110.
  3. Somjen, G. G. (2004). Irreversible hypoxic (ischemic) neuron injury. In Ions in the Brain (pp. 338-372). Oxford University Press, New York.