實驗室培育“迷你大腦”發(fā)出類似人類腦電波，有助于研究癲癇

據(jù)《自然》雜志近日在線報道，在實驗室培養(yǎng)皿中培育的“迷你大腦”，第一次自發(fā)地產(chǎn)生類似人類的腦電波，模式看起來與早產(chǎn)兒的類似。此項進展或有助于科學(xué)家對大腦早期發(fā)育的研究。

美國加州大學(xué)圣地亞哥分校神經(jīng)科學(xué)家艾莉森·穆烏特里領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，誘導(dǎo)人類干細胞從皮質(zhì)(控制認知和解釋感官信息的大腦區(qū)域)中形成組織。他們在10個月的時間里培育了數(shù)百個腦器官，并對每個腦器官的細胞進行了測試，以確認其表達的基因集合與正常發(fā)育人腦中的相同。

研究小組持續(xù)記錄這些“迷你大腦”表面活動的腦電圖(EEG)。6個月后，他們發(fā)現(xiàn)“迷你大腦”的放電率高于之前創(chuàng)造的其他類腦器官，而且腦電圖模式也出人意料。在成熟大腦中，神經(jīng)元形成的同步網(wǎng)絡(luò)以可預(yù)測的節(jié)奏放電，但“迷你大腦”顯示出不規(guī)則的腦電圖模式，類似于在發(fā)育大腦中看到的同步電活動的混亂爆發(fā)。將這些節(jié)律與早產(chǎn)兒的腦電圖進行比較時發(fā)現(xiàn)，“迷你大腦”的腦電波與孕25周—39周出生的嬰兒相似。

穆烏特里指出，這種“迷你大腦”并不是真正的人類大腦，其并不包含在皮質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的所有細胞類型，并且不與其他大腦區(qū)域連接。目前，研究小組正致力于利用更長時間培育“迷你大腦”，以觀察其是否會繼續(xù)成熟。研究人員還計劃將這些結(jié)構(gòu)連接到模擬大腦或身體其他部分的類器官，以探索其是否能像正常皮層一樣起作用。

賓夕法尼亞大學(xué)發(fā)育神經(jīng)科學(xué)家宋紅軍認為，雖然這項工作仍處于初步階段，但與早產(chǎn)兒腦電圖模式的相似性表明，“迷你大腦”這樣的類器官最終可用于研究大腦發(fā)育障礙，如癲癇或自閉癥。利用類器官研究腦電圖模式如何起源，最終也有助于了解腦電圖節(jié)律在發(fā)育中的人類大腦中是如何出現(xiàn)的。

對于“迷你大腦”的倫理擔(dān)憂，穆烏特里表示，目前的研究還處于非常原始的初級階段，如果有證據(jù)表明“迷你大腦”具有了自我意識，他會考慮停止該項目。

總編輯圈點

對科學(xué)家而言，人類大腦很大程度上仍然是個“黑盒子”，其中蘊藏著太多未解之謎，因此許多與大腦相關(guān)的疾病缺乏令人滿意的治療方案。利用生命科學(xué)技術(shù)，通過模擬人腦來實現(xiàn)類腦結(jié)構(gòu)，或許是深入認識人類大腦的有效途徑之一，從而有可能為大腦疾病的治療帶來福音。甚至，這樣的研究也有可能會對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的搭建帶來啟發(fā)，從而推動人工智能技術(shù)的發(fā)展。當然，探索相關(guān)研究的倫理底線也將隨之成為新課題。

（原題為：《“迷你大腦”發(fā)出類似早產(chǎn)兒的腦電波 有助研究癲癇等腦發(fā)育障礙疾病》）