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引发伦理担忧的研究!Nature关注:“迷你大脑”发出类似早产儿的脑电波

2018/11/20 来源:生物探索
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导读
《Nature》封面最新报道了一项研究,美国科学家们在实验室中培养的“迷你大脑”首次自发地产生了类似早产儿的脑电波。这一发现有助于科研人员对包括癫痫等疾病在内的早期大脑发育的研究。

DOI:10.1038/d41586-018-07402-0

加州大学圣地亚哥分校的神经科学家Alysson Muotri领导的一个研究小组通过从皮层(控制认知和解释感觉信息的大脑区域)组织诱导人类干细胞,10个月里他们培养了数百种脑器官,并检测了单个细胞,以确认它们表达的基因集与人类大脑发育过程相同。

该研究小组在本月于圣地亚哥召开的神经科学学会会议上介绍了这项工作。

惊人的模式

Muotri和他的同事连续记录了“迷你大脑”表面的脑电图(EEG)活动。六个月后,这些类器官(organoids )的放电率高于之前构建的其他大脑器官,这让团队感到惊讶。

此外,脑电图模式也出乎意料。在成熟的大脑中,神经元形成的同步网络以可预测的节奏放电。但是这些类器官表现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乱爆发。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“迷你大脑”的节律模式与孕25-39周出生的婴儿相似。

Muotri解释道,这些类器官并不是真正的人脑。它们不包含大脑皮层中发现的所有细胞类型,也不与其他大脑区域连接。

但是他的团队现在正在努力让这些“迷你大脑”长期生长,看看它们是否会继续成熟。研究人员还计划通过将这些结构连接到模拟大脑或身体其他部分的器官来探索这些结构是否能像正常皮层一样起作用。

一个大脑类器官的切片显示结构外边缘有更多成熟的皮质神经元(图片来源:Muotri 实验室)

脑电波比较

宾夕法尼亚大学的发育神经学家HongJunSong认为,这是一项“有趣且令人惊讶的研究”,尽管这项工作还处于初步阶段,但与早产儿脑电图模式的相似性表明,类器官最终可能对研究癫痫或自闭症等大脑发育障碍以及理解EEG节律是如何在发育中的人脑中出现的有所帮助。

但也有科学家对此抱有异议。赫尔辛基大学的神经生理学家Sampsa Vanhatalo认为,仅仅因为类器官的脑电波看起来像早产儿的脑电波,并不意味着它们也在做同样的事情。

伦理问题

该项目还引发了关于类器官是否能够发展出意识的伦理问题。“(迷你大脑)越接近早产儿,就越应该被担心。"西雅图艾伦脑科学研究所的神经学家Christof Koch说。

对此,Muotri说,如果有证据表明这些类器官已经产生自我意识,他会考虑停止这个项目,但是现在还处于研究最初始阶段,他认为还没有人能对这种可能性有一个明确的看法。

责编:艾曼

参考资料:

Lab-grown ‘mini brains’ produce electrical patterns that resemble those of premature babies

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