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想象一下 ， 如果大脑中丢失的、退化的或患病的部分 ， 可以在实验室中重新生长并移植以获得新的生命 。 加州大学圣地亚哥分校的科学家们已经让我们更接近这个现实 。
上图：研究人员观察到类器官上方电极通道的电活动 ， 显示出对刺激的反应 。
移植到小鼠体内的人类皮质类器官（或“迷你大脑”）不仅与宿主的血管系统相连 ， 而且它们对照射到受试者眼睛的光脉冲的反应方式与周围脑组织类似 。
在几个月的时间里 ， 研究人员使用一种创新的成像系统来测量类器官的电活动 ， 这表明了对视觉刺激的综合反应 。
这是科学家们第一次能够实时确认移植的人脑类器官中的功能连接 ， 这在很大程度上要归功于能够在精细尺度上测量微妙神经信号的植入物的改进 。
研究人员表示：“我们设想 ， 在未来的道路上 ， 这种干细胞和神经记录技术的结合将用于在神经回路水平的生理条件下建模疾病 ， 检查针对患者特定遗传背景的候选治疗方法 ， 并评估类器官在整合后恢复特定丢失、退化或受损大脑区域的潜力 。 ”
由神经工程师杜伊古库祖姆（Duygu Kuzum）领导的工程师和神经科学家团队开发了新的记录系统 ， 可以同时在宏观和微观层面测量脑电波活动 。
该装置使用由石墨烯制成的灵活透明的微电极 ， 可以植入大脑的某些部位 。 这种高度调谐的技术准确地显示了来自移植的类器官和周围脑组织的神经活动峰值 。
上图：在小鼠皮层中产生类器官并与微电极共同植入 。
移植后不到一个月 ， 研究人员发现他们的人类类器官已经与小鼠视觉皮层的其余部分形成了功能性突触连接 。 两个月后 ， 外来组织与宿主的大脑进一步融合 。
之前的研究（其中一些是由加州大学圣地亚哥分校的同一作者进行的）已经表明 ， 植入小鼠体内的人类微型大脑可以与供应氧气和营养物质的血管连接 。 神经元也开始成熟和自我组织 。
例如 ， 在2019年 ， 科学家将多能干细胞培养成一个由200万个有组织的神经元组成的豌豆大小的斑点 ， 这些神经元可以探测其周围的邻里联系 。
多能干细胞也是人脑类器官的基础 。 它们有潜力分化成各种各样的组织和器官 ， 但前提是它们需要沐浴在正确的分子混合物中 。 但这种混合物非常复杂 ， 而且基于非常具体的时间 ， 科学家们仍在研究中 。
2021年 ， 一个类脑器官开始发育出基本的眼睛结构 ， 这成为了头条新闻 ， 但在实验室培养的大脑中实现功能性“视觉”的可行性仍有很长的路要走 。
另一方面 ， 将干细胞培育的人脑组织植入发达的视觉皮层可能是一个更现实的目标 。 以前在啮齿类动物身上的研究已经实现了这一点 ， 但外来移植物是否积极地接受来自大脑其他部分的功能输入一直很难确定 。
传统的金属电极无法为大脑提供清晰的视野 ， 这意味着科学家必须移除电极才能正确地看到感觉皮层 ， 而这可能会影响组织移植的成功 。
上图：刺激诱发类器官和皮层的局部场电位记录 。
透明电极有助于解决这个问题 。 加州大学圣地亚哥分校的研究人员在显微镜下使用荧光成像技术 ， 证明光脉冲可以刺激小鼠大脑内移植的人类类器官 。
神经工程师杜伊古库祖姆表示：“我们设想 ， 在未来的道路上 ， 干细胞和神经记录技术的结合 ， 将被用于生理条件下的疾病建模；检查患者特异性类器官的候选治疗方法；评估类器官在恢复特定丢失、退化或受损大脑区域方面的潜力 。 ”
这项研究发表在《自然通讯》杂志上 。
【植入小鼠体内的人类“迷你大脑”可以对宿主接受的光做出反应】如果朋友们喜欢 ， 敬请关注“知新了了”！
