Alexis Carrel foi um cirurgião francês que desenvolveu métodos cirúrgicos aprimorados para conectar vasos sanguíneos no contexto de transplante de órgãos. Em 1908, ele colaborou com o americano Charles Claude Guthrie para tentar enxertar a cabeça de um cão em um segundo cão intacto; a cabeça enxertada mostrou alguns reflexos no início, mas deteriorou-se rapidamente e o animal foi morto após algumas horas. O trabalho de Carrel no transplante de órgãos mais tarde ganhou um Prêmio Nobel; Guthrie foi provavelmente excluído por causa desse trabalho controverso sobre o transplante de cabeça.

Em 1954, Vladimir Demikhov, um cirurgião soviético que havia feito um trabalho importante para melhorar as coronárias cirurgia de ponte de safena, realizado um experimento no qual ele enxertou a cabeça e parte superior do corpo de um cão, incluindo as patas dianteiras, em outro cão; o esforço foi focado em como fornecer suprimento de sangue para a cabeça e parte superior do corpo do doador e não para enxertar o sistema nervoso. Os cães geralmente sobreviviam alguns dias; um sobreviveu 29 dias. As partes do corpo enxertadas foram capazes de se mover e reagir ao estímulo. Os animais morreram devido à rejeição do transplante.

Nos anos 1950 e “60, foram desenvolvidos medicamentos imunossupressores e técnicas de transplante de órgãos que eventualmente tornaram o transplante de rins, fígados e outros órgãos procedimentos médicos padrão.

Em 1965, Robert J. White fez uma série de experimentos nos quais tentou enxertar apenas o sistema vascular de cérebros de cães isolados em cães existentes, para aprender a lidar com esse desafio. Ele monitorou a atividade cerebral com EEG e também monitorou metabolismo e mostrou que podia manter altos níveis de atividade cerebral e metabolismo evitando qualquer interrupção no suprimento de sangue. Os animais sobreviveram entre 6 horas e 2 dias. Em 1970, ele fez quatro experimentos nos quais cortou a cabeça de um macaco e conectou os vasos sanguíneos da cabeça de outro macaco a ele; ele não tentou conectar o sistema nervoso. White usou hipotermia profunda para proteger os cérebros durante os momentos em que o sangue foi cortado durante o procedimento. Os corpos receptores tiveram que ser mantidos vivos com ventilação mecânica e drogas para estimular o coração. As cabeças enxertadas eram capazes de funcionar – os olhos rastreavam objetos em movimento e podiam mastigar e engolir. Houve problemas com o enxerto de vasos sanguíneos que levaram à formação de coágulos sanguíneos, e White usou altas doses de medicamentos imunossupressores que tinham efeitos colaterais graves; os animais morreram entre 6 horas e 3 dias após as cabeças serem enxertadas. Esses experimentos foram relatados e criticados na mídia e considerados bárbaros por ativistas dos direitos dos animais. Houve poucos experimentos com animais em transplante de cabeça por muitos anos depois disso.

Em 2012, Xiaoping Ren publicou um trabalho no qual ele enxertava a cabeça de um rato no corpo de outro rato; mais uma vez, o foco estava em como para evitar danos com a perda de suprimento de sangue; com seu protocolo, as cabeças enxertadas sobreviveram até seis meses.

Em 2013, Sergio Canavero publicou um protocolo que disse que tornaria o transplante de cabeça humana possível.

Em 2015, Ren publicou um trabalho no qual ele cortava as cabeças de ratos, mas deixava o tronco cerebral no lugar e, em seguida, conectava a vasculatura da cabeça do doador ao corpo receptor; este trabalho foi um esforço para resolver se foi possível manter o corpo do animal receptor vivo sem suporte de vida. Todos os trabalhos experimentais anteriores que envolviam a remoção da cabeça do corpo receptor tinham cortado a cabeça mais para baixo, logo abaixo do segundo osso da coluna vertebral. Ren também usou hipotermia moderada para proteger os cérebros durante o procedimento.

Em 2016, Ren e Canavero publicaram uma revisão das estratégias tentadas e possíveis de neuroproteção que eles disseram que deveriam ser pesquisadas para uso potencial em um transplante de cabeça procedimento; eles discutiram vários protocolos para conectar a vasculatura, o uso de vários níveis de hipotermia, o uso de substitutos do sangue e a possibilidade de usar sulfeto de hidrogênio como agente neuroprotetor.