这里是科学美国人——60秒科学系列,我是苏珊娜·巴德
研究人脑的早期发育并不容易 。
“大脑很难进入,尤其是胎儿早期 。研究正常健康的人脑是不道德的 。”
加州大学圣地亚哥分校的生物学家阿里森·穆特里说到 。他表示,研究人员转而依赖动物模型 。
“但人脑与其他物种的大脑存在相当大的区别,因此我们迫切需要人类模型来研究人脑 。”
现在,穆特里的团队可能拥有了这种模型,其形式是他们在实验室中创造出来的脑细胞小球 。这些豌豆大小的结构由干细胞发育而来,而这些干细胞浸泡在营养物质和控制基因激活的蛋白质培养物中 。随着这些小结构的成长,其成分也会分化成不同类型的脑细胞 。
“它们会形成连接,这些连接会形成功能性突触,突触随后会联成网络 。”
两个月后,微型大脑甚至会开始释放脑电波 。
“你可以每周进行记录,观察活动变化 。当它们长到约6个月大时,其能形成的连接和突触数量呈指数级增长 。”
在大约 10个月大的时候,其大脑活动与早产儿类似 。
“微型大脑的发育轨道与人脑非常相似 。”
这可能使微型大脑非常有助于理解人脑早期的连接形式 。微型大脑还可以为自闭症和癫痫等神经系统疾病的发展提供思路 。
“神经疾病往往出现在大脑发育非常早期的阶段 。我们有可能帮助数百万名神经疾病患者 。”
但穆特里也警告称,随着技术的进步,伦理问题将开始显现 。
“有人可能会问,‘这些大脑有意识吗?或它们有自我意识吗?它们能感受到疼痛吗?’我认为我们处于技术可进化出更复杂事物的灰色地带 。之后的伦理问题将是,‘这些微型大脑的道德地位如何?’”
穆特里表示,同样的问题构成了在实验室使用动物的规章制度的基础,而这可以作为引导微型大脑研究的范例 。研究结果发表在《细胞·干细胞》期刊上 。
除了阐释神经发育,微型大脑还有助于揭示人类大脑的进化方式,并在改善人工智能算法方面发挥作用 。这些豌豆大小的大脑可能会催生一些重大的见解 。
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