科幻小说中一个常见的桥段是冷冻保存的时间旅行者，他们的身体被深度冷冻，处于休眠状态，然后在十年或一个世纪后解冻并重新醒来，他们的所有精神和身体能力都完好无损。
研究人员尝试对人类和其他动物（主要是幼年脊椎动物）的脑组织进行低温冷冻和解冻，结果表明，神经组织可以在细胞水平上耐受冷冻，并在解冻后在一定程度上恢复功能。但是，目前还无法完全恢复大脑正常功能所需的各种过程，例如神经元放电、细胞代谢和脑可塑性<sup> 1,2 </sup>。
德国一个研究团队展示了一种冷冻保存和解冻小鼠大脑的方法，该方法能够保留部分大脑功能。这项研究于3月3日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，详细介绍了研究人员使用的一种名为玻璃化冷冻的方法，该方法能将组织保存在类似玻璃的状态，并结合一种能够保留活体组织的解冻过程。
“如果大脑功能是其物理结构的涌现特性，那么我们如何才能让它从完全停止运转的状态中恢复过来呢？”德国埃尔兰根-纽伦堡大学的神经学家、该研究的主要作者亚历山大·格尔曼问道。他表示，这些发现暗示着未来或许有一天，我们能够保护大脑免受疾病或严重损伤，建立器官库，甚至实现哺乳动物的全身冷冻保存。
在新罕布什尔大学达勒姆分校攻读机械工程专业的米里蒂扬杰·科塔里(Mrityunjay Kothari)也认为，这项研究推进了脑组织冷冻保存技术的发展。“正是这种进步，让科幻小说逐渐变成现实，”他说。不过，他也补充道，像长期保存大型器官或哺乳动物这样的应用，目前还远远超出了这项研究的能力范围。
为未来保存
大脑难以从冻伤中完全恢复的主要原因是冰晶形成造成的损伤。这些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。“除了冰晶之外，我们还必须考虑其他几个因素，包括渗透压应激和冷冻保护剂的毒性，”格尔曼说道。
为了保存大脑功能，格尔曼和他的同事们转向了一种名为玻璃化冷冻的无冰冷冻保存方法。玻璃化冷冻法能以极快的速度冷却液体，使分子在形成冰晶之前就被困在无序的玻璃状状态中。“我们想看看，在分子运动完全停止的玻璃态下，大脑功能是否还能重新启动，”格尔曼说道。
他们首先在厚度为350微米的鼠脑切片上测试了该方法，这些切片包含了海马体——大脑中负责记忆和空间导航的核心枢纽。脑切片先用含有冷冻保存化学物质的溶液进行预处理，然后用液氮快速冷却至-196℃。之后，切片在-150℃的冰箱中以玻璃态保存10分钟至7天不等。
研究团队将脑切片在温溶液中解冻后，分析了组织，以确定其是否保留了任何功能活性。显微镜观察显示，神经元膜和突触膜均完整无损，线粒体活性检测也未发现代谢损伤。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的偏差，但神经元对电刺激的反应接近正常。
海马神经元通路仍然表现出突触强化或“长时程增强”现象，这是学习和记忆的基础。然而，由于此类脑片会自然降解，观察时间仅限于几个小时。