希望研究尼安德特人大腦的研究人員必鬚麵對研究實用空隙的限制概念,即數十萬年曆史的頭骨內的空白。
加州大學聖地亞哥分校的遺傳學家找到了一種方法繞過這個問題通過在同性戀尼安德特人的頭部內創建微型版本的大腦。
尼安德爾人在菜餚中的Minibrain
尼安德特人是最接近的人類現代人類的親戚。他們的身體和大腦幾乎與智人一樣大。儘管他們是原始的穴居人,但尼安德特人使用了在其他人類中不明顯的象徵性語言系統的複雜系統。
通過從尼安德特人的化石殘留物中提取古代DNA,並將其註入由幹細胞製成的人工生長的小腦,研究人員能夠建造尼安德特人大腦的微型版本,他們希望它們能夠一天奔跑像螃蟹一樣塑造的小機器人。
“我們正在努力重現尼安德特人的思想,”醫學院的遺傳學家Alysson Muotri說。提出他的團隊在加利福尼亞州聖地亞哥的拉霍亞(Salk)生物學研究所舉行的想像力和人類進化會議上的發現。
使用從人類皮細胞收集的干細胞,Muotri的團隊能夠建立許多模仿皮質或大腦最外層的腦細胞。這被稱為類器官。然後,他們用尼安德特人的DNA注射了類器官,形成了研究人員所說的尼安德類動物。
研究人員如何建立尼安德羅德
研究人員將目光投向了一個名為Nova1的基因,這是尼安德特人和智人之間不同的幾種蛋白質編碼基因之一。 Nova1與現代人類的自閉症和精神分裂症有關。
還認為它在創建尼安德特人獨有的一百個腦蛋白方面具有影響力。 Nova1只有一對DNA鹼基對,在尼安德特人和現代人類之間有所不同。
研究人員始於從沒有基因引起的神經系統疾病的患者中取樣的皮膚細胞。然後,他們設計了皮膚細胞,成為可以生長成任何專門細胞的多能幹細胞或乾細胞。
通過使用CRISPR基因編輯,該團隊用古老的DNA替換了Nova1中的目標人群。為了確保沒有可能因可能的誤差而增長,研究人員必須對用於構建尼安德類動物的細胞進行測序。
由此產生的迷你腦
最終結果是尼安德特人的迷你腦形,形狀像爆米花。人類腦類器官的形狀更為球形。
與人體類器官相比,尼安德羅德的神經元細胞移動得更快以形成迷你腦結構。研究人員尚未指出這一點的確切原因,但他們認為這與尼安德羅德的獨特形狀有關。它的突觸連接較少或大腦神經細胞之間的聯繫。
穆特里(Muotri)擁有自閉症的繼子,他說,尼安德羅德(Neanderoid)的差異與他在自閉症兒童的大腦中發現的某些功能相似。
“我不希望家人得出結論,我正在比較自閉症孩子,尼安德特人,但這是一個重要的觀察,”他說。 “在現代人類中,這些類型的變化與社會化所需的大腦發展缺陷有關。”
到目前為止,研究人員已經能夠在尼安德類動物中發現振蕩的電信號。他們希望將自己的創作帶到類似螃蟹的小機器人。他們希望Neaderthal Mini-Brains能夠控制機器人的功能和運動。
照片:保羅·哈德森(Paul Hudson)|Flickr