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“迷你大脑”发出类似早产儿的脑电波

2018-12-13 11:32 来源:科技日报 参与互动 
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  “迷你大脑”发出类似早产儿的脑电波
  有助研究癫痫等脑发育障碍疾病

  科技日报纽约11月17日电 (记者冯卫东)据《自然》杂志近日在线报道,在实验室培养皿中培育的“迷你大脑”,第一次自发地产生类似人类的脑电波,模式看起来与早产儿的类似。此项进展或有助于科学家对大脑早期发育的研究。

  美国加州大学圣地亚哥分校神经科学家艾莉森·穆乌特里领导的研究小组,诱导人类干细胞从皮质(控制认知和解释感官信息的大脑区域)中形成组织。他们在10个月的时间里培育了数百个脑器官,并对每个脑器官的细胞进行了测试,以确认其表达的基因集合与正常发育人脑中的相同。

  研究小组持续记录这些“迷你大脑”表面活动的脑电图(EEG)。6个月后,他们发现“迷你大脑”的放电率高于之前创造的其他类脑器官,而且脑电图模式也出人意料。在成熟大脑中,神经元形成的同步网络以可预测的节奏放电,但“迷你大脑”显示出不规则的脑电图模式,类似于在发育大脑中看到的同步电活动的混乱爆发。将这些节律与早产儿的脑电图进行比较时发现,“迷你大脑”的脑电波与孕25周—39周出生的婴儿相似。

  穆乌特里指出,这种“迷你大脑”并不是真正的人类大脑,其并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。目前,研究小组正致力于利用更长时间培育“迷你大脑”,以观察其是否会继续成熟。研究人员还计划将这些结构连接到模拟大脑或身体其他部分的类器官,以探索其是否能像正常皮层一样起作用。

  宾夕法尼亚大学发育神经科学家宋红军认为,虽然这项工作仍处于初步阶段,但与早产儿脑电图模式的相似性表明,“迷你大脑”这样的类器官最终可用于研究大脑发育障碍,如癫痫或自闭症。利用类器官研究脑电图模式如何起源,最终也有助于了解脑电图节律在发育中的人类大脑中是如何出现的。

  对于“迷你大脑”的伦理担忧,穆乌特里表示,目前的研究还处于非常原始的初级阶段,如果有证据表明“迷你大脑”具有了自我意识,他会考虑停止该项目。

  总编辑圈点

  对科学家而言,人类大脑很大程度上仍然是个“黑盒子”,其中蕴藏着太多未解之谜,因此许多与大脑相关的疾病缺乏令人满意的治疗方案。利用生命科学技术,通过模拟人脑来实现类脑结构,或许是深入认识人类大脑的有效途径之一,从而有可能为大脑疾病的治疗带来福音。甚至,这样的研究也有可能会对人工神经网络的搭建带来启发,从而推动人工智能技术的发展。当然,探索相关研究的伦理底线也将随之成为新课题。

【编辑:姜雨薇】
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