科幻小说的常见情景是:时间旅行者被冷冻保存,身体处于休眠状态,然后在十年或一个世纪后解冻苏醒,所有机能都完好。研究人员尝试过对人类等动物脑组织进行冷冻和解冻,结果显示神经组织能在细胞层面存活,在解冻后恢复一定程度的功能,但完全恢复功能仍然是不可能的。根据发表在 PNAS 期刊上的一项研究,德国研究团队演示了一种冷冻保存和解冻小鼠大脑的方法。大脑难以从冷冻状态完全恢复的主要原因是冰晶形成所造成的损伤。冰晶会破坏或刺穿组织脆弱的纳米结构,从而扰乱关键的细胞过程。为保存大脑功能,研究人员转向了名为玻璃化冷冻(vitrification)的无冰冷冻保存法。玻璃化冷冻能快速冷却液体,使分子在形成冰晶前就被捕获在无序的玻璃状状态。他们在厚度为 350 微米的小鼠脑切片上进行了测试。脑切片首先用含有冷冻保存物质的溶液进行预处理,然后用液氮快速冷却至 -196℃。脑片随后置于 -150℃ 的冷冻箱中,保持玻璃状,保存时间从 10 分钟到 7 天。在温液解冻脑片后,研究团队分析了组织,以观察其是否保留任何功能活性。显微镜观察显示,神经元膜和突触膜均完整无损,线粒体活性检测未发现代谢损伤。神经元电生理记录显示,尽管与对照组细胞相比存在一定程度偏差,但神经元对电刺激的反应接近正常。由于脑片会自然降解,观察时间仅限于几个小时。