望潮科技11月25日消息，据外媒报道，近日，美国加州大学圣地亚哥分校的神经科学家Alysson Muotri介绍了他们团队的最新研究，即利用多能干细胞诱导培养的“迷你大脑”可以释放出类似人的脑电波，其电波图与早产胎儿极为相似。

图：Alysson Muotri

据了解，该研究小组通过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，在10个月时间里，他们在培养物中培育了数百个脑器官，并对每个脑器官的细胞进行了测试，以确认其表达了与正常发育的人脑中相同的基因集合。

迷你大脑

事实上，早在2008年，来自日本的科学家就已经称，在实验室利用胚胎干细胞培养出了“迷你脑”，即大脑皮质的部分结构。

众所周知，人类大脑的功能性活动，得益于细胞网络连接构成的复杂回路，以及在回路中有规律的神经振荡，即我们熟知的“脑电波”。它在许多物种的大脑中都能被检测到，影响着个体的认知能力、行为能力以及疾病状态。

因此，要想解开萦绕神经科学多年的大脑谜团，首先就需要对大脑整个发育过程有详细的时间和空间上的认知。

通过实验，科学家已经在动物中有了一定的发现，即小鼠无论是在产前还是出生后，其脑部都能观测到有规律的神经网络活动，例如行波、早期神经振荡、去极化电位等。

图：人类大脑（左），迷你大脑（右）相同区域结构图

当然，这种大脑的复杂网络发育在人类胎儿出生后的早期成长过程中是可以被检测到的，但是想要在产前进行观察就存在技术和伦理上的难题。

因此，一种被称作“类器官（Organoid）”的实验室细胞团模型应运而生。

“类器官”是在体外，利用技术手段让细胞进行三维生长的一种方法，其根据不同的细胞种类或者诱导胚胎干或多能干细胞不同分化方向，可以生长出特定器官的迷你解剖结构，因此也被称作“迷你器官”。

迷你大脑，也仅仅是“迷你器官”当中的一种。

培养皿中的大脑

Alysson Muotri团队通过10个月的时间，培养了数百个迷你大脑，并通过持续记录新创建的这些“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。但是，“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，研究人员发现“迷你大脑”的模式与孕后25至39周出生的婴儿相似。

图：迷你大脑（上），早产胎儿（中），成年人（下）的脑电波图

不过，Muotri本人也指出，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。

同时，也有其他学者认为，培养皿中的大脑放出类似人类的脑电波，并不意味着它们的性质是一样的。换句话说，即使电波图一样，二者可能正在做的事情并不相同。

但现在要去证明它们在做相同的事几乎难以实现，因为人们对现实中婴儿大脑的研究都处于刚刚起步阶段。

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。研究人员还计划通过将这些结构连接到模拟大脑或身体其他部分的类器官来探索其是否能像正常皮层一样起作用。

对此，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。

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