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实验室培育的“尼尼大脑”产生的电子模式类似于早产儿的电子模式

2020-02-10 15:03:54来源:

菜中生长的“尼尼脑”是第一次自发地产生类似人的脑电波,其电学模式与早产儿相似。

这一进步可以帮助科学家研究早期的大脑发育。该领域的研究进展缓慢,部分原因是难以获得用于分析的胎儿组织样本,并且几乎不可能在子宫内检查胎儿。这些“干rganoids”的前景使许多研究人员感到兴奋,当将其作为3D培养物生长时,它们可以发展出大脑中一些复杂的结构。但是,这项技术也引发了关于建立可以发展意识的微型器官的伦理学的问题。

由加州大学圣地亚哥分校的神经科学家Alysson Muotri领导的一组研究人员哄骗人类干细胞从皮质-控制认知并解释感觉信息的大脑区域-形成组织。他们在培养过程中生长了数百个大脑类器官,持续了10个月,并对单个细胞进行了测试,以确认它们表达了在典型的人类大脑中见到的相同基因集合。该小组在本月在圣地亚哥举行的神经科学学会会议上介绍了这项工作。

令人惊讶的模式

Muotri和他的同事们连续记录了整个微型大脑表面的电图样或脑电图(EEG)活动。到六个月时,类器官的发射速度比以前创建的其他大脑类器官更高,这令团队感到惊讶。

脑电图模式也出乎意料。在成熟的大脑中,神经元形成同步网络,并以可预测的节奏触发。但是类器官显示出不规则的脑电图模式,类似于在发育中的大脑中看到的同步电活动的混沌爆发。当研究人员将这些节律与早产儿的脑电图进行比较时,他们发现类器官的模式类似于受孕后25-9周出生的婴儿的类器官。

Muotri说,类器官接近于真正的人类大脑。它们不包含在皮质中发现的所有细胞类型,并且不与其他大脑区域连接。

但是他的团队现在正在努力使类器官长一些,以了解它们是否会继续成熟。研究人员还计划通过将它们连接到模拟大脑或身体其他部位的类器官来探索这些结构是否像正常皮质一样起作用。

脑电波比较

费城宾夕法尼亚大学的发育神经科学家宋宏军说:“他非常有趣,也很神奇。”他补充说,尽管这项工作是初步的,但与早产儿脑电图模式的相似性表明类器官最终可用于研究脑部发育障碍,例如癫痫或自闭症。

宋还认为,研究脑电图模式如何起源于类器官可以最终帮助研究人员了解脑电图节律如何在人类大脑发育中出现。

但并非所有人都同意。赫尔辛基大学神经生理学家Sampsa Vanhatalo说,仅仅因为类器官的“脑波看起来像早产儿的脑波”并不意味着他们在做同样的事情,他开发了婴儿脑电图数据库,Muotri将这些数据与测量值进行了比较从他的类器官。

加州大学旧金山分校的神经病学家阿诺德·克里格斯坦(Arnold Kriegstein)说,要证明它们“相同”将是困难的,因为研究人员对婴儿的大脑连接方式知之甚少。他补充说,类器官可能缺少驱动真实大脑中EEG模式的关键成分。

锘缢意识起源

华盛顿西雅图艾伦脑科学研究所总裁兼首席科学官神经科学家克里斯托夫·科赫说,尽管如此,该项目提出了关于类器官是否可以发展意识的伦理问题。“越接近早产儿,他们就越应该担心。”?/ p>

但是他承认,很难知道类器官何时是有意识的,因为研究人员甚至在如何衡量成年人的意识或在婴儿中什么时候都没有达成共识。

Muotri说,如果有证据表明类动物已经自我意识,他将考虑停止该项目,但是现在它们非常原始。“在此阶段,这是一个非常灰色的区域,我认为没有人对这一潜力有清晰的认识。”

自然563,453(2018)