想象一下,如果大脑中丢失、退化或患病的部分能够在实验室中重新生长并移植以获得新的生命,那将会是怎样的情况。加州大学圣地亚哥分校的科学家让我们更接近这个现实。
人类皮质()移植到小鼠体内后,它们不仅与宿主的血管系统相连,而且它们对射入测试对象眼睛的光脉冲的反应与周围脑组织的反应类似。
在几个月的时间里,研究人员使用创新的成像系统来测量大脑中的电活动。这表明对视觉刺激的综合反应。
这是科学家第一次能够实时确认移植的人脑类器官的功能连接,这在很大程度上要归功于能够在精细范围内测量微妙神经信号的植入物的改进。
“我们设想,沿着这条路走下去,这种结合神经记录技术将用于在神经元回路水平的生理条件下对疾病进行建模,根据患者特定的遗传背景检查候选治疗方法,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, ” 作者们写。
由神经工程师 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,可以同时测量宏观和微观层面的脑电波活动。
该装置使用由材料制成的灵活透明的微电极可以植入大脑的某些部分。这种高度调整的技术可以准确地显示移植的类器官和周围脑组织的神经活动峰值。
移植后不到一个月,研究人员发现他们的人类类器官已与小鼠视觉皮层的其余部分形成功能性突触连接。
两个月后,外来组织与宿主的大脑进一步融合。
之前的研究,有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迷你大脑可以连接到供应氧气和营养的血管。神经元也开始成熟并自我组织。
例如,2019 年,科学家们培育出了多能性变成一个它探测周围环境以寻找邻里关系。
多能干细胞也是人类大脑类器官的基础。它们有潜力分化成多种组织和器官,但前提是它们沐浴在正确的分子混合物中。但这种混合物非常复杂,并且基于非常具体的时间,科学家们仍在研究这一点。
2021 年,大脑类器官的出现成为头条新闻然而,在实验室培养的大脑中实现功能性“视力”的可行性仍有很长的路要走。
另一方面,将干细胞生长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。研究有,但是外来移植物是否正在积极地接收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看到感觉皮层,这可能会影响组织移植的成功。
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利用显微镜下的荧光成像技术证明,光脉冲可以刺激小鼠大脑内移植的人类类器官。
“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用于在生理条件下建模疾病;检查针对患者特异性类器官的候选治疗方法;并评估类器官恢复特定丢失、退化或受损的潜力。大脑区域,”说亲爱的。
该研究发表于自然通讯。