Từ trước đến nay, các nỗ lực đông lạnh và rã đông mô não của con người và động vật mới chỉ dừng lại ở việc giữ cho mô sống sót ở cấp độ tế bào. Việc khôi phục hoàn toàn các quá trình cần thiết để não bộ hoạt động bình thường, chẳng hạn như sự truyền tín hiệu thần kinh, trao đổi chất của tế bào và độ mềm dẻo của não, vẫn là một thách thức quá lớn. Nguyên nhân chính khiến não bộ khó phục hồi sau khi bị đóng băng là do sự hình thành của các tinh thể băng. Chúng có thể đâm thủng hoặc làm xê dịch cấu trúc nano mỏng manh của mô, phá vỡ các quá trình quan trọng của tế bào.
Để giải quyết vấn đề này, một nhóm nghiên cứu tại Đức đã áp dụng phương pháp "thủy tinh hóa". Kỹ thuật này làm lạnh chất lỏng với tốc độ cực nhanh, nhốt các phân tử lại trong một trạng thái vô định hình giống như thủy tinh trước khi chúng kịp tạo thành các tinh thể băng sắc nhọn.
Trong nghiên cứu vừa được công bố trên Kỷ yếu Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (PNAS), nhóm đã thử nghiệm thành công phương pháp này trên các lát cắt não chuột dày 350 micromet, bao gồm cả vùng hồi hải mã - trung tâm cốt lõi của trí nhớ và khả năng định hướng không gian.
Các mô não được ngâm trong hóa chất bảo quản lạnh, sau đó làm lạnh nhanh bằng nitơ lỏng ở nhiệt độ -196 độ C và lưu trữ ở trạng thái giống thủy tinh trong tủ đông -150 độ C. Sau khi được rã đông bằng dung dịch ấm, kết quả thu được vô cùng khả quan. Màng tế bào thần kinh và khớp thần kinh vẫn nguyên vẹn, không có dấu hiệu tổn thương chuyển hóa. Đặc biệt, các tín hiệu điện thần kinh gần như trở lại bình thường và các con đường kết nối thần kinh ở vùng hồi hải mã vẫn duy trì được khả năng tăng cường kết nối dài hạn - nền tảng sinh học của quá trình học tập và ghi nhớ.
"Thừa thắng xông lên", nhóm nghiên cứu đã áp dụng quy trình này cho toàn bộ não chuột và lưu trữ ở nhiệt độ -140 độ C trong tối đa 8 ngày. Sau khi rã đông, việc kiểm tra các lát cắt não xác nhận rằng các đường truyền thần kinh liên quan đến trí nhớ vẫn sống sót và hoạt động. Dù vậy, do giới hạn của phương pháp đo lường trên các lát cắt, các nhà khoa học vẫn chưa thể khẳng định liệu những ký ức thực sự của con vật có còn tồn tại sau quá trình bảo quản lạnh hay không.
Đánh giá về thành tựu này, Mrityunjay Kothari, một nhà nghiên cứu kỹ thuật cơ khí tại Đại học New Hampshire (Mỹ), nhận định: "Loại tiến bộ này là thứ dần dần biến khoa học viễn tưởng thành khả năng khoa học". Tuy nhiên, ông cũng lưu ý rằng việc ứng dụng để lưu trữ nội tạng lớn hoặc động vật có vú trong thời gian dài vẫn là điều vượt quá khả năng của nghiên cứu hiện tại.
Nhóm nghiên cứu đang mở rộng thử nghiệm từ não chuột sang mô não người và bước đầu ghi nhận những dữ liệu khả năng sống sót khả quan. Họ cũng đang khám phá cách ứng dụng kỹ thuật thủy tinh hóa để bảo quản lạnh toàn bộ các cơ quan nội tạng lớn nhằm phục vụ cấy ghép, đặc biệt là trái tim.
Trưởng nhóm nghiên cứu, bác sĩ thần kinh Alexander German từ Đại học Erlangen-Nuremberg (Đức), đặt ra một câu hỏi mang tính gợi mở: "Nếu chức năng não là một đặc tính phát sinh từ cấu trúc vật lý của nó, làm thế nào chúng ta có thể phục hồi nó từ trạng thái ngừng hoạt động hoàn toàn?". Dù đã đạt được bước tiến lớn, ông thừa nhận rằng chặng đường phía trước còn rất nhiều rào cản và "sẽ cần các dung dịch thủy tinh hóa cùng công nghệ làm lạnh và làm ấm tốt hơn trước khi những nguyên lý này có thể được áp dụng cho các cơ quan lớn của con người".