2015年2月，来自意大利都灵的神经学家塞尔吉奥·卡纳维洛对外宣称，人头移植的障碍主要是脊髓融合和免疫排斥，目前的医学技术已经完全可以克服，他计划将在未来的两年内进行世界上首例人头移植手术。

天马行空的人头移植方案

早在2013年这位神经学家就公开发表了他的这一计划，与日前发表在印度出版的Surgical Neurology International上有关技术摘要，他的人头移植的方案和步骤并无重大进展，主要包括：

不同于通常的器官移植，受者（具有健康大脑，患有严重躯体疾病比如象霍金那样的“渐冻人”或者高位截瘫患者等）和供者（躯体健康的脑死亡者）从生理学角度说必须都是活人。

两人被安排在同一间手术室内，在深低温（人体核心温度降到12~15℃）和麻醉状态下双双从颈部斩头。对于颈部的血管和肌肉进行精心解剖，而脊髓需要用异常锋利的刀非常整齐的切断。

然后，将受者的头和供者的躯体的颈部断面放置在一起，颈椎断端进行固定，血管和肌肉进行吻合。关键的脊髓的两个整齐断面直接对齐，用一种被称为聚乙二醇的膜融合剂进行灌注，随后根据情况还需要用这种“生物粘合剂”进行注射，这种方法被称为脊髓融合。

他认为成功的关键是从两人被斩头到换头成功的时间必须控制在1小时之内，从而最大限度缩短受者脑和供者身体缺血缺氧的时间。

在接下来的3~4周内，头与躯体重建的这位“新人”将被控制在昏迷状态下，以防止运动，等待颈部的愈合。脊髓会被植入电极定期进行电刺激，据说这样可以促进神经再生和连接。

卡纳维洛预计，等到这个新生命被唤醒后，他的头面部感觉和运动将会恢复，而且说话的声音也与之前一样。在接受持续1年的物理治疗后，这个新人将能够恢复行走。

头移植的历史

头移植并非新鲜话题，早在上世纪的1954年，前苏联科学家Vladimir Demikhov就将一条小狗的头连同前肢和部分胸部移植到一条大狗的颈背部，“成功”制造了“双头狗”。两个狗头都可以独立看东西和运动。

前苏联科学家完成的双头狗实验

第一次实验双头狗活了4天，总共的24次实验中，这些双头狗分别存活2~6天。

在那个唯苏联老大哥马首是瞻的年代，我国医学界自然不甘落后，纷纷跟进双头狗制造实验。其中哈尔滨医科大学的的赵士杰于1956年创造了双头狗存活5天零4小时的国内最好记录，并以具有时代色彩的“怀雄心立大志 攀登科学高峰 哈尔滨医科大学附属第二医院实验狗头移植术成功”标题发表在1960年第二期的《黑龙江医药）杂志上。

1965年，美国科学家罗伯特·怀特将取自一条狗的脑袋移植到另一条狗的脖子上，制造了双脑狗。

1970年，怀特第一次“成功”进行了世界上首例“真正”的头移植手术，将一颗猴头移植到另一只无头的躯体上。术后猴头感觉运动恢复，甚至差点咬到实验者的手，但是躯体的感觉、运动完全不存在，仅仅依靠呼吸机维持了9天的生命，最终死于排异反应。

以上这些实验，事实上均不能算是真正的头移植，因为都仅仅是受者的躯体为移植的头暂时性的提供了生命支持，均没有涉及脊髓神经嫁接和功能重建，移植的头和躯体之间根本不可能建立神经联系，更不可能能恢复神经功能联系。

双头狗移植的组织结构示意

为什么说卡纳维洛方案是天马行空？

现代外科技术的发展，脊椎融合固定、血管和肌肉早已是常规成熟技术，人头移植的关键难题就在于受者和供者之间的神经连接和功能的重建。

卡纳维洛方案恰恰以轻描淡写来回避了这一关键问题。他的方案中所谓的脊髓融合仅仅是指用锋利刀片整齐切断脊髓，并将受者和供者的脊髓断面简单对合在一起，并试图用所谓的聚乙二醇这种膜融合剂来进行粘合。并异想天开地“预计”，1年后就可以恢复行走，这是不现实的。

当有采访者对此提出质疑时，卡纳维洛转而又称，如果聚乙二醇脊髓融合方案不可行，那么可以尝试采用尝试神经干细胞或嗅鞘干细胞局部注射的方法来促进神经轴突的再生和功能重建。

由此可见，卡纳维洛自己承认了他的“胸有成竹”计划的不可靠性。

头移植、躯体移植或头脑躯体重建？

事实上，不同于一般的器官移植术，假设手术真的获得成功，这个新人的自我意识认知是属于该头脑的贡献者，那么，头脑的贡献者才是受者，而躯体只能是提供生命支持的供者。因此，该手术被称为头移植是不正确的，严谨一点更应该被命名为躯体移植或头脑躯体重建。

为什么说人头移植目前不具可行性

无论以什么来命名，按着目前一般器官移植的标准来衡量，所谓成功应该包括两个方面，存活和功能重建或恢复。比如，去年挪威宣布世界上首例子宫移植术成功，是因为该移植子宫成功孕育并诞生了首例移植子宫婴儿。

头移植的关键在于解决脊髓神经的结构和功能的重建，恢复大脑自身的功能以及对于新躯体的支配和调节。在可以预见的很长一段时间内很难实现。

脑功能

神经系统分为中枢神经（脑和脊髓）和外周神经系统两部分。

脑功能大致可以包括1）大脑新皮层高级功能，包括自我意识、认知、记忆、个性体现等。这些功能脑组织单独可以实现。2）感知功能，通过传入神经接受身体各种感觉信号，比如视觉、听觉、皮肤触觉痛温觉、骨关节肌肉本体觉和位置觉、内脏牵拉痛觉等，这些依赖周围传入神经与脑之间的联系。3）支配运动功能，需要脑信号通过传出神经传递到躯体执行组织和器官。4）内脏包括内分泌器官功能的调节，途径主要是通过以上传入传出神经中的植物神经纤维，以及神经内分泌机制。

也就是说，除了大脑的高级功能外，其他几项功能都必须通过脑与外周神经系统的联系来完成，其中涉及躯体的部分必须经过脊髓作为“桥梁”。

脊髓

脊髓是连接大脑和身体外周神经系统神经组织，其中被称为灰质的部分是一些中继性神经元，而白质部部分就是神经元轴突组成的神经纤维，对应于感知、运动和内脏调节功能分别为上行传入神经和下行传出神经。

神经功能通常高度分化和十分精准，比如你用并列在一起的两个针刺激皮肤就会产生不同部位触觉，如果刺激强度达到伤害性程度，由产生疼痛感觉。这些都是由不同感受器感知，通过编码为电信号沿着不同的神经传入纤维经过复杂的中继，最终传入大脑，经过脑分析、综合才产生部位、性质、强度等感觉判断。

因此，神经纤维就如同有线通讯的光缆，数量巨大、各自分别精准传输，相互间通常不能产生干扰，而脊髓尤其是颈部脊髓，就如同全国的所有通讯光缆集中在一个狭窄的通道内。

卡纳维洛方案的所谓脊髓融合方案无异于将光缆切断，然后将两个断端凑在一起用一种化学胶水粘合，完全不可能建立通讯联系，更别指望正确和精准的信号传输。

神经再生

神经纤维与光纤不同的是，光纤即便被切断，两个断端之间虽然联系中断，但是结构并不会被破坏。

神经纤维是神经元的轴突构成的具有活性的细胞部分，一旦被切断远端轴突将会发生崩解，近端轴突虽然具有一定再生能力，但是相对于其他组织而言这种能力很弱，生长缓慢。

更为重要的是，近端再生的轴突必须正确的与远端对接长入，完全修复，才可能恢复正常功能。

遗憾的是，神经轴突的再生缺乏导航机制，完全再生并正确对接几乎是不可能的。更，局部还可以形成疤痕来阻止原本很艰难的神经再生。

这也是为什么神经一旦损伤，即使采用显微外科技术进行神经吻合，通常神经功能也难以重建的，至少不可能完全重建的原因。

更要命的是，神经组织中除了神经元和其突起外，90%的细胞是起支持营养作用的神经胶质细胞，周围神经和中枢神经组织中的胶质细胞是不同的，前者是一种叫雪旺氏细胞的细胞，唯一功能是产生形成神经的原料髓磷脂，不产生抑制轴突再生的物质。

相反，中枢神经组织中的胶质细胞有两种分别为少突胶质细胞和星形胶质细胞，均产生抑制轴突再生的化学因子，加之其他的一些因素，中枢神经系统的神经轴突基本上缺乏再生能力（虽然不是完全缺乏）。

中枢神经轴突再生抑制是符合生命逻辑的，如果可以活跃再生，中枢神经一旦损伤如野草般再生的神经联系必然导致人体司令部内部“天下大乱”。

脊髓属于中枢神经系统，而头移植脊髓断端神经重建又恰恰主要就是神经纤维即轴突的嫁接和再生问题。

卡纳维洛方案中单纯依赖局部使用聚乙二醇来实现脊髓融合和功能重建，是不可行的。

神经元及其树状突起和轴突结构示意

干细胞技术

卡纳维洛的脊髓融合遭到质疑后，他求诸于干细胞技术以解尴尬。那么干细胞技术能帮助实现脊髓的结构和功能的重建吗？

迄今仅有极少数动物实验资料可供参考。2014年Neuron杂志上的报告的来自美国加州大学医学院的实验中，利用取自一位86岁老年男子皮肤细胞诱导转化的神经干细胞注射到被切断脊髓大鼠3个月后，发现损伤移植部位有大量成熟的神经元再生，其轴突远距离生长，甚至延伸到大脑。轴突穿越损伤组织并与大鼠神经元产生连接。同样的，大鼠神经元轴突也穿入移植物和细胞形成大量的连接，但是却没有发现功能恢复。

也就是说，虽然是一种可以帮助脊髓神经再生的潜力技术，但是仅仅是动物实验的初步结果，而且也没有发现功能重建迹象。

因此，虽然并非一种可用于人体的成熟的可行的技术，而且象脊髓完全切断的头移植而言，干细胞再生神经元需要与近端和远端的神经纤维同时建立正确的桥接联系，很难实现完整神经功能重建。

但是，这种方法毕竟实现了神经再生，为脊髓功能重建带来一缕曙光。

图示人类诱导多能干细胞源性神经元移植三个月后，人类神经元轴突生长进入成年大鼠宿主脊髓损伤的白质和灰质的情况。绿色荧光蛋白为人源性移植神经元轴突，髓鞘（红色部分）为宿主大鼠脊髓白质

其他难题

伦理问题：人头移植必然遭遇前所未有的伦理学挑战，其中供者和受者均是生理学意义上的活人，手术过程的第一步事实上就是将两个活人同时斩首，仅此一项这种手术很难被批准和接受。一旦手术失败，手术实施者还将面临故意杀人罪的刑事犯罪指控。

排异反应问题：人头移植的受体和供体均是不可能接受一般的器官移植那样的灌洗等预防排异反应的预处理，只能依赖于排异抑制药物，很难达到理想效果。

深低温复苏问题：目前尚没有“解冻”被冷冻的头部和脑组织而复活的成功先例，此前寒冷伤害复苏的成功最低人体核心体温记录虽然已经达到15.7℃，但是人体低温复苏的陈功率很低。从更低的12~15℃深低温复苏的希望不高。

综上所述，脊髓完全切断后期望将断端拼接在一起而建立起完全的神经结构和功能联系在可以预见的未来不具有可行性。

展望

卡纳维洛人头移植方案不具有可行性并不意味着人类异体头身重建术的完全绝望。我国哈尔滨医科大学第一附属医院的任晓平医生与国外导师一起进行了一些有益的设想，比如保留维持人类基本生命功能的脑干的头身重建术，至少在很大程度上可能提高躯体存活的可能性。当然手术本身也就演变成了大脑移植手术，大脑皮层与下位脑之间的神经机构和功能重建难题目前仍然难以逾越。