在实验室中培育已知宇宙中最复杂的结构听起来似乎是一项不可能完成的任务,但这并没有阻止科学家们尝试。
经过多年的努力,英国的研究人员现在已经培育出了迄今为止最复杂的微型培养皿大脑之一,而且它的行为实际上有点奇怪。
灰色的斑点是组成的大约有 200 万个有组织的神经元,与 12 至 13 周时的人类胎儿大脑相似。在这个阶段,这个所谓的“大脑”” 还不够复杂,无法有任何想法、感受或- 但这并不意味着它完全惰性。
当将这种豌豆大小的无实体人类脑细胞放在一块小鼠脊髓和一块小鼠肌肉组织旁边时,它会发出长长的探测卷须来检查它的新邻居。
使用长期活体显微镜,研究人员能够观察到迷你大脑自发地与附近的脊髓和肌肉组织连接。
“我们喜欢将它们视为移动中的迷你大脑,”医学研究委员会分子生物学实验室的神经科学家马德琳·兰卡斯特说告诉 卫报。
移动并不是他们唯一的技能。这些迷你大脑也是第一个启动肌肉运动的样本,就像我们大脑中的运动神经元一样。
在迷你大脑的控制下,研究人员注意到可见且受控的肌肉收缩。更重要的是,通过短暂刺激其中一个轴突束,研究小组可以引发自身强劲且有组织的肌肉收缩。
“共培养 2-3 周后,可以看到来自[类器官]的密集轴突束支配小鼠脊髓,并且在人类突出的轴突和小鼠脊髓神经元之间可以看到突触,”作者写。
“小鼠肌肉组织的实时成像显示出不规则周期性的零星协调肌肉收缩。”
(医学研究委员会)
脑是我们了解人类大脑发育和疾病的一些最佳工具,但将它们培养到一定阶段之后是具有挑战性的。
如今,大多数大脑类器官都是从人类身上培育出来的,它们自发地组织成早期大脑发育所需的结构和层。
问题是,一旦这个簇达到一定的大小,中间就会失去营养和氧气,并且不再有用。
目前的研究是最早克服这一限制的研究之一。通过将类器官切片并将其放置在多孔膜上,研究人员确保它们的迷你大脑能够同时利用上方的空气并吸收下方的营养物质,在盘子中放置一年后仍保持健康。
然而,尽管这些迷你大脑比以往任何时候都更加复杂,但它们仍然非常小,并且远未达到人类自然大脑的完全复杂性。
尽管如此,作者希望他们的新方法的成功将使我们能够比以往更详细地模拟脑部疾病。
“例如,”作者写”,“它为研究胼胝体的神经发育状况、癫痫中发现的神经元回路失衡以及其他被认为连接性发挥作用的缺陷打开了大门,例如和”。
这项研究发表于自然神经科学。