美国科学家首次从在实验室发育的“微型大脑”中探测到脑电波,为建立神经条件模型和回答有关大脑灰质如何发育的基本问题铺平了道路。“微型大脑”更正式的名称是“类脑器官”——这是豌豆大小的人类脑组织块,其细胞结构与真实的大脑非常相似。
大约10年前,研究人员已经开始从成体干细胞中提取类脑器官,但以前从未开发过功能神经网络,也从未探测到脑电波。在新的实验中,美国加利福尼亚大学圣迭戈分校生物学家团队优化了培养干细胞的方法,包括优化培养基配方,并让神经元有足够的时间发育,就像婴儿胚胎的大脑在子宫中发育一样。
在10个多月的时间里,研究人员培育了数百个这样的微型大脑。为了评估这些实验室培养的大脑的神经活动,研究团队将电极列阵插入培养皿中,监测它们产生的神经信号。大约两个月后,研究团队开始探测到来自这些类脑器官的脑电波爆发。这些信号很稀疏,频率相同,这是在非常不成熟的人脑中可以看到的模式。
但随着微型大脑继续生长,大约到6个月左右,它们产生了不同频率的脑电波,信号出现的频率也更有规律,这表明它们的神经网络得到了进一步的发展。研究人员借助电脑程序把这些脑电波与39名早产儿大脑活动数据做比较,程序判断这些类脑器官产生的脑电波与6个月左右早产儿的脑电波相似。
微型大脑神经系统的生长在9到10个月左右趋于稳定,不再发育。研究人员认为,可以用类脑器官来做一些拓展研究,包括了解正常的人类神经发育、疾病建模、大脑进化、药物筛选,甚至为人工智能提供信息。
不过,研究人员解释,类脑器官还是一个非常基础的模型,不具备大脑的其他部分和结构。同时,重建大脑也有伦理上的风险,人们应该决定科学实验的限制在哪里。
(《广州日报》9.9 温俊华)

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