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在多大程度上 , 一个生物体算人类呢?
是完完整整拥有人类的全部细胞 , 还是只拥有大脑就可以?
又或者 , 只需要具有一部分人类脑细胞?
上个月 , 斯坦福大学的研究员们就遇到这个伦理难题 。 他们将人类神经元植入新生的小鼠大脑 , 发现小鼠的感知和行为都出现变化……
主导这项实验的是神经学博士塞尔吉·帕斯卡(Sergiu Pasca) , 他不是想造出新物种的科学狂人 , 只是想研究一下人类脑细胞在自闭症等疾病里的表现 。
大部分情况下 , 此类课题都是在培养皿里完成的 。
最开始 , 帕斯卡博士也是如此 , 但他对结果不满意 。
(塞尔吉·帕斯卡)
2009年 , 帕斯卡进入斯坦福大学工作后 , 他就在学习如何用培养皿制造人类神经元 。
他重点研究蒂莫西综合症 , 这是一种由基因突变引起的罕见自闭症 。 患者有严重的心脏问题 , 语言和社交能力也存在障碍 , 大部分人会在幼年时死亡 。
帕斯卡和同事们从蒂莫西综合症的患者手上提取皮肤细胞 , 将它转化成多能干细胞 , 再诱导其变成神经元 。
他在培养皿中观察单个神经元 , 发现患者的神经元比普通神经元产生了更多的化学信号 。
这个信息很宝贵 , 但单个神经元提供的情报还是太有限 。
帕斯卡又进一步 , 将数千个神经元聚合起来 , 将它们变成大脑类器官 。
所谓的“类器官” , 就是具有器官关键性特征的培养物 , 专门进行科学研究用的 。
帕斯卡做出了三个类器官 , 一个由脑皮层细胞构成 , 一个由脊髓细胞构成 , 还有一个由肌肉细胞构成 。
他们发现这些类器官可以相互协作 , 比如刺激皮质类器官的时候 , 会导致肌肉细胞收缩 。
但很快 , 帕斯卡和同事们发现类器官也不好用 。
大脑类器官并不是一个微型大脑 , 哪怕给它足够的时间、空间和资源 , 它的发育就是比正常大脑慢、神经元连接更少、神经活动更低 。
“很明显 , 这些模型的限制太多了 。 ” 帕斯卡在媒体采访中说 , “如果我们想真的解决这些疾病的生理原因 , 我们就需要更复杂的人脑模型 。 ”
再怎么迫切 , 帕斯卡也不可能切开一个人类的大脑往里面瞅瞅 。
所以他退而求其次 , 将人脑类器官放到老鼠的大脑里 。
几年前 , 索尔克研究所的神经科学家弗雷德·盖奇(Fred Gage)就大胆尝试 , 将人脑类器官放到小白鼠的大脑中 。 它不断得到小白鼠的血液滋养 , 神经元发育得明显比培养皿里更好 。
科学家们猜测 , 是培养皿环境限制了类器官的成长 。
所以 , 从2015年起 , 帕斯卡和他的团队就在努力将人脑类器官放到老鼠体内 , 以研究精神疾病和其他神经系统疾病 。
他终于在最近获得突破 , 研究论文发表在上个月的《自然》杂志上 。
这项研究的“主角”是80多只刚生下来不久的小老鼠 , 帕斯卡等它们生存稳定后 , 将一个个芝麻粒大小的人脑类器官移植到小老鼠的体感皮层 。
这个部位处理小老鼠全身的触觉和痛感信号 , 成年后 , 它还对来自胡子的信号特别敏感 。
帕斯卡让老鼠们正常地、快乐地成长 , 8个月后 , 他开始检测它们的大脑 。
他发现人类神经元在老鼠的大脑里增殖得很快 , 数量达到300万个 , 占老鼠大脑一侧皮层的三分之一 。
(左侧亮起的部位是人脑类器官)
并且 , 人脑类器官中每个神经元的大小是培养皿里的六倍 。 它们和人类大脑里的神经元一样活跃 , 彼此有更多连接 , 细胞膜内具有更高浓度的负离子 , 状况与真实人脑很像 。 更值得注意的是 , 人脑类器官自然地和老鼠的脑神经产生连接 。 它们不光连接了附近的神经元 , 远处的神经元也被连接上了 。
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