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科学家们在实验室里培育了一个微型大脑。它有类似人类的脑电波。

在实验室培育的微型大脑第一次产生了可检测到的脑电波。研究人员希望它能提供研究大脑疾病的新方法。但是类似大脑的“有机体”也提出了一些棘手的问题:意识何时开始,这项研究的方向如何。

脑波是在大脑中穿过神经元的电脉冲,传达情绪,行动和思想。

加州大学圣地亚哥分校的神经科学家Alysson Muotri在他实验室的培养皿中培育了100多个迷你大脑。他的研究结果是8月29日在杂志上发表的细胞干细胞。现在,他计划用这些微型器官作为模型来研究神经系统疾病,如自闭症或癫痫。

大脑类器官并不是新发明的——科学家们已经创造它们10年了——但是,与之前的大脑替代品不同,木托里的大脑有一个功能强大的类人神经网络:一个可以在大脑中传递信息的神经元网络。穆托里将其描述为“大脑活动的本质”。

加州大学圣地亚哥分校的神经科学家Alysson Muotri在他实验室的培养皿中培育了100多个迷你大脑。有史以来第一次,这些迷你大脑拥有了一个功能性的、类似人类的神经网络:一个可以在大脑中传输信息的神经元网络。图片来自加州大学圣地亚哥分校。

加州大学圣地亚哥分校的神经科学家Alysson Muotri在他实验室的培养皿中培育了100多个迷你大脑。有史以来第一次,这些迷你大脑拥有了一个功能性的、类似人类的神经网络:一个可以在大脑中传输信息的神经元网络。图片来自加州大学圣地亚哥分校。

出于这个原因,直到现在,当研究遗留在大脑上留下可见标记的疾病时,脑器有机体才能派上用场。例如,宾夕法尼亚大学的神经科学家鸿君歌曲,他们不与素莫里合作,证明了脑器有机体的有用性研究寨卡病毒。这种病毒会导致微微术,这是一种特技胎儿脑发育的条件,并导致儿童出生在异常的小头上。歌曲混合Zika与脑器有机体和观察到的脑细胞死亡,类似于微肺大脑。

但实验室生长的大脑与功能神经网络的可能性是诱人的。许多人患有神经病学条件,例如自闭症和癫痫,这可能会让大脑明显完整。精神病症状,如精神分裂症,双相障碍或抑郁症都很少显示身体畸形。相反,这些条件会影响网络功能如何 - 神经元如何通过大脑连接和发送电脉冲。

“真正攻击人体病症或疾病的唯一方法是研究人类大脑,”

Alysson Muotri圣地亚哥加州大学的神经科学家

它需要一个有效的大脑来研究这样的神经元活动,但动物模型很短,因为人类行为和大脑是如此不同

muotri说,当我们观察鼠标行为并尝试将其应用于人类行为时,我们几乎总是倒下。“真正攻击人体病症或疾病的唯一方法是研究人类大脑,”他说。

但是在某人使用它是高度侵入性或极其有限的同时,研究一个大脑。数据采集​​缓慢,有大脑血流的功能磁共振成像只能告诉我们这么多大脑在做什么

按需生长的微型大脑——具有实际脑电波的大脑——可以使研究人员迅速进行试验和测试可能导致更好治疗的药物。脑波是在大脑中穿过神经元的电脉冲,传达情绪,行动和思想。

大脑器官只有一粒豌豆大小。按需生长的微型大脑——具有实际脑电波的大脑——可以使研究人员迅速进行试验和测试可能导致更好治疗的药物。照片由Erik Jepson提供UC San Diego

大脑器官只有一粒豌豆大小。按需生长的微型大脑——具有实际脑电波的大脑——可以使研究人员迅速进行试验和测试可能导致更好治疗的药物。照片由Erik Jepson提供UC San Diego

按需生长的微型大脑——具有实际脑电波的大脑——可以使研究人员迅速进行试验和测试可能导致更好治疗的药物。

它需要10个月的muotri举行他的豌豆大小的器件。他将人干细胞放入培养皿中,洒在脑状环境的特征中,并返回到他们的成长。

仅仅两个月后,培养皿中的电极就检测到了脑电波。这种微弱的信号很弱,也很少见,就像未成熟的胎儿大脑一样。随着大脑的成长,Muotri测量到脑电波的增加。在6个月的时候,一个神经元的电系统每分钟从3000个峰值跳到了大约30万个峰值,这个数字之前没有人在大脑器官中见过。

“我想一定是哪里出了问题。也许是电极出了故障,或者是某处短路了,”他说。当Muotri从不同的机器反复观察相同的数据时,他知道脑电波是真实的。

接下来,Muotri训练了一种机器学习算法来测量脑电波,并将它们与从医院记录中获得的36名早产儿的数据进行比较。9个月后,计算机不再能够区分来自真实人脑或大脑器官的数据。这表明该信号与人类大脑的信号非常相似。

9个月后,这台机器不再能够区分来自真实人脑或大脑器官的数据。

歌曲认为muotri的有机体是“良好的开端”。他说,它是一个远远哭泣,因为它是如此小而缺少这么多的组件,但它仍然取得进展。

“这项工作确实表明,有机体对未来的研究具有复杂的神经活动模式。他们允许我们研究(大脑波)是否在不同的疾病中改变。我们通常没有获得研究,”宋说。

来自自闭症儿童的人神经元。

来自自闭症儿童的人神经元。信用:Muotri实验室UCTV

Muotri使用迷你脑的自闭症研究已经开始了他的下一步,他还在推出一家公司以制造有机体用于商业用途,例如测试新药。他说,可以创造一个脑有机体,几乎任何遗传因素,如自闭症。他通过从有自闭症的某人的细胞样品生长细胞体来完成这一点,从而在有机体中运行其遗传密码。

“这项工作确实表明,有机体对未来的研究具有复杂的神经活动模式。他们允许我们研究(大脑波)是否在不同的疾病中改变。我们通常无法获得研究。“

但是,不要暗示这令人毛骨悚然的音乐,把你的头向后仰,并尖叫,“它是活着的!”没有血液或身体的支持,这个微小的器官永远无法长成一个完整的人脑。尽管如此,这一新领域仍在研究界引发伦理问题。大脑类器官有意识吗?

大脑类器官有意识吗?

“这些功能是相似的,但我不会说菜肴中有一个功能性大脑,或者有什么关闭,”宋说。

Muotri表示同意。他说,大量的脑细胞离真正的大脑还很远,但在这个方向有希望。因此,Muotri将在今年秋天召开一次会议,召集科学家和伦理学家讨论大脑类器官中存在意识的可能性,无论是现在还是将来。

“这项研究的最终目标是帮助数百万人,就像任何其他技术一样。我觉得我们应该停下来,看看情况会怎样。我们能走多远?”

Alysson Muotri

“我不想让社会产生一种错误的印象,认为我们在创造能够思考和与你交谈的大脑。我们肯定还没到那一步。”但就连Muotri也计划谨慎行事。“这项研究的最终目标是帮助成千上万的人,就像其他任何技术一样。我觉得我们应该停下来,看看情况会怎样。我们能走多远?”

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