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用皮肤培养一个大脑,你就能获得永生?

2017/08/17 来源:科研圈/刘思婕
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导读
到底什么是“迷你大脑“呢?早在菲利普之前,美国约翰霍普金斯大学的研究者托马斯 · 哈通(Thomas Hartung)及其团队也曾用干细胞培育出了“迷你大脑”。历经两个月的时间,干细胞演变成了支持细胞和各种各样的神经元。它们很快就联结在了一起,开始相互“沟通”。


图片来源:theatlantic.com

本文转载自“科研圈”,编译 刘思婕;审校 谭坤

传说,阿尔伯特 · 爱因斯坦的大脑与众不同。

1955 年,在他过世之后,病理学家托马斯 · 斯托尔兹 · 哈维(Thomas Stoltz Harvey)取出这位伟大物理学家的大脑,切片后保存了起来——哈维自己就近乎痴狂地私藏了几片。其余的那些在博物馆里落了脚,成为了“天才”一词令人生畏的象征。然而,迄今为止无人能通过这些天才的碎片重现一个天才的大脑。

今年7月,作家菲利普 · 波(Philip Ball)在《大西洋月刊》上发表了一篇名为《为什么哲学家如此痴迷缸中之脑》的文章,他声称“在伦敦大学学院研究人员的帮助下,我拥有了自己的‘迷你大脑’。”文中写道,研究人员们提取了他的皮肤细胞,将其转化为干细胞,让其发育为大脑组织。这种方法被称为细胞核重编程和诱导多能干细胞,可将成熟的体细胞重新诱导回早期干细胞的状态。这项技术及其主要贡献者剑桥大学发育生物学家约翰 · B · 戈登(John B. Gurdon)和京都大学物质-细胞统合系统据点 iPS 细胞研究中心主任长山中伸弥,获得了 2012 年的诺贝尔生理学和医学奖。就像尚在胎儿时期的神经元一样,转化后的皮肤细胞重组,形成类似于大脑结构的组织,其中包括一些大脑才具备的特征,包括令人再熟悉不过的皱褶和肠曲。

到底什么是“迷你大脑“呢?早在菲利普之前,美国约翰霍普金斯大学的研究者托马斯 · 哈通(Thomas Hartung)及其团队也曾用干细胞培育出了“迷你大脑”。历经两个月的时间,干细胞演变成了支持细胞和各种各样的神经元。它们很快就联结在了一起,开始相互“沟通”。下面是一张由哈通团队提供的显微照片,他们使用了激光和荧光染料让这三个“迷你大脑”显色。图中蓝色或紫色的部分代表细胞核;右边的粉红色区域代表右手边迷你脑中纠缠着在一起的轴突;从中间的迷你脑中我们可以看到更多的红色轴突,和它们产生的绿色神经递质多巴胺;左边的迷你脑则显现出同为绿色的神经细胞体及其树突投影,除此之外还有红色的星形胶质支持细胞。


图片来源:Scientific American 由托马斯.哈通团队提供

https://www.scientificamerican.com/article/the-beauty-of-ldquo-mini-brains-rdquo/

那菲利普的迷你大脑又是怎样的呢?他的迷你脑体型十分有限,因为缺乏血液和氧气供应,只能长成大约一颗豌豆的大小。但其中的细胞们已经能够相互传递信号了。然而,即便这些信号是构成思维的重要成分,他并不认为这些可以称得上真正的思考。除此之外,伦敦大学学院的研究人员将通过培育迷你脑来进行神经退行性疾病,比如阿尔兹海默症。从有遗传性痴呆风险的人们那里提取细胞并“造脑”,研究人员们可以探究基因中导致患病的罪魁祸首,寻找解决办法。菲利普的迷你脑将作为这项研究中的匿名对照样本。

来自菲利普 · 波的皮肤细胞,正在逐渐被转化为诱导多能干细胞。


图片来源:克里斯 · 洛夫乔伊(Chris Lovejoy)和查理 · 阿尔贝(Charlie Arber),伦敦大学学院神经学系

https://www.theatlantic.com/science/archive/2017/07/brain-in-a-jar/534837/

那么,我们是否也可以遵循此道,复制出爱因斯坦的大脑呢?菲利普认为,复制大脑的欲望背后有着这样一个概念:大脑被视作某种计算机,满载数据,等待被导出到贴有“你”这个标签的硬盘里。不难想象,人们想出了种种理由试图证明爱因斯坦大脑的非同寻常。但研究表明上每个人的大脑或许都有那么一点不同。伦敦大学学院的神经科学家们就发现,和不常开车的人们相比,出租车司机们的海马体要大得多——因为他们经历了高强度的训练,而海马体和记忆、导航等行为息息相关。因此,虽然我们的一些行为可以和脑部不同区域的特征相联系,但大脑的结构本身取决于经验。我们之所以是我们,原因并不在于我们的脑长成什么样。

现如今有许多人都在尝试制造属于自己的“缸中之脑”——不是为了医学研究或者探寻人类智力极限的目的,而是觉得未来某一天自己或许会需要用到这第二个脑子。我们可想而知这些会是怎样的用途。于是乎,大脑冷冻变成了炙手可热的一项生意:成百上千的人愿意支付高额费用以将自己死后的身体冷冻起来,这个数字可高达 20 万美元。当然也有经济套餐可以选择,只冻脑子就行了。他们希望的是,科学总有一天能够将冷冻的大脑复活,换句话说,也能将人复活。这样一来或许人们就可以长生不老了!你甚至不再需要你原来的身体:如果你是因为什么致病事故而死,你大概本来就不想要它了。

但是时至今日,似乎并没有任何实际证据证明冷冻过的大脑还能被复活。目前的低温技术不可避免地会对组织造成损失,解冻亦是如此。然而“冻脑永生“主义者们却认为,这项技术仍然给了人们战胜死亡的一丝希望。对此,计算机科学家拉尔夫 · 梅克莱(Ralph Merkle)认为:“如果我们能在数十年里修复这种缺陷,那么就可以实现永生。你所需要做的所有事情就是将自己的系统状态冷冻起来。如果出了问题,那就坐等解决问题的技术被开发出来……你可以一直待机,直到能被上传的一天。”

不仅仅只有爱因斯坦会引发“缸中之脑”的讨论,著名英国物理学家斯蒂芬·霍金也是人们常常讨论的对象。2013 年,在霍金 71 岁生日当天,人类学家埃莱娜 · 米亚莱(Hélène Mialet)就用了“缸中之脑”来形容他。霍金因罹患渐冻症为人所知,他被困在轮椅上,无法通过自己的意志移动全身除了脸颊外的绝大部分肌肉。他的脸颊和一台电脑系统相连,用以支撑他和外界交流。米亚莱认为,他的大脑本质上是和机械连接在一起的:与其说是人类,倒不如说更像机器。

这一描述仅仅是为了强调我们对机器接口日益增加的依赖,因而招致了强烈的批评和谴责。但或许米亚莱只是在用一种耿直的方式表达了许多人长期以来对霍金的看法:他有一个囿于破损身体里的精英大脑。他在面对我们大多数人无法想象的情况时具有非凡的忍耐力,和我们想要把世界上所有的人类观念都塞进一个单一器官的欲望,一同谱写了人类在这个世界上的存在。

最后菲利普在文中写道,他那小小的“缸中之脑“或许会颠覆我们的认知。试想一下,如果我们能为迷你脑提供了足够的血液,让它发育到正常的大脑尺寸。它会经历什么呢?这真是一个刻意让人毛骨悚然的想法。但一个发育完整的“缸中之肝”或许就显得“亲切”多了。菲利普认为如果真的到了那一步,他或许不得不怀疑自己的“迷你脑”中存在着其他的什么东西。在其深处,甚或并不是他自己。

参考资料与文献:

2012诺贝尔生理学和医学奖报道:

http://www.nytimes.com/2012/10/09/health/research/cloning-and-stem-cell-discoveries-earn-nobel-prize-in-medicine.html

霍普金斯迷你脑报道:

https://www.scientificamerican.com/article/the-beauty-of-ldquo-mini-brains-rdquo/

出租车司机的海马体论文:

http://www.pnas.org/content/97/8/4398.full

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