科技日?qǐng)?bào)紐約11月17日電 (記者馮衛(wèi)東)據(jù)《自然》雜志近日在線(xiàn)報(bào)道，在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中培育的“迷你大腦”，第一次自發(fā)地產(chǎn)生類(lèi)似人類(lèi)的腦電波，模式看起來(lái)與早產(chǎn)兒的類(lèi)似。此項(xiàng)進(jìn)展或有助于科學(xué)家對(duì)大腦早期發(fā)育的研究。

美國(guó)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(lèi)干細(xì)胞從皮質(zhì)(控制認(rèn)知和解釋感官信息的大腦區(qū)域)中形成組織。他們?cè)?0個(gè)月的時(shí)間里培育了數(shù)百個(gè)腦器官，并對(duì)每個(gè)腦器官的細(xì)胞進(jìn)行了測(cè)試，以確認(rèn)其表達(dá)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(dòng)的腦電圖(EEG)。6個(gè)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(lèi)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(cè)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(lèi)似于在發(fā)育大腦中看到的同步電活動(dòng)的混亂爆發(fā)。將這些節(jié)律與早產(chǎn)兒的腦電圖進(jìn)行比較時(shí)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(lèi)大腦，其并不包含在皮質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的所有細(xì)胞類(lèi)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(zhǎng)時(shí)間培育“迷你大腦”，以觀(guān)察其是否會(huì)繼續(xù)成熟。研究人員還計(jì)劃將這些結(jié)構(gòu)連接到模擬大腦或身體其他部分的類(lèi)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(rèn)為，雖然這項(xiàng)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(lèi)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(lèi)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(lèi)大腦中是如何出現(xiàn)的。

對(duì)于“迷你大腦”的倫理?yè)?dān)憂(yōu)，穆烏特里表示，目前的研究還處于非常原始的初級(jí)階段，如果有證據(jù)表明“迷你大腦”具有了自我意識(shí)，他會(huì)考慮停止該項(xiàng)目。

總編輯圈點(diǎn)

對(duì)科學(xué)家而言，人類(lèi)大腦很大程度上仍然是個(gè)“黑盒子”，其中蘊(yùn)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(mǎn)意的治療方案。利用生命科學(xué)技術(shù)，通過(guò)模擬人腦來(lái)實(shí)現(xiàn)類(lèi)腦結(jié)構(gòu)，或許是深入認(rèn)識(shí)人類(lèi)大腦的有效途徑之一，從而有可能為大腦疾病的治療帶來(lái)福音。甚至，這樣的研究也有可能會(huì)對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的搭建帶來(lái)啟發(fā)，從而推動(dòng)人工智能技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)然，探索相關(guān)研究的倫理底線(xiàn)也將隨之成為新課題。