一项新研究称，科学家在实验室中创造了微型大脑，该大脑形成了复杂的网络，并产生了类似于早产婴儿发育的大脑发射的脑波。
成长的想法实验室中的微型大脑不是新的；研究人员已经这样做了近十年。但是大多数研究都使用这些迷你大脑或“器官”来研究大规模结构。
例如，一群人产生了可以生长血管的迷你大脑，现场科学先前报道。另一组将迷你大脑暴露于寨卡病毒，以了解其可能导致异常小的头部或小头畸形。
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但是，在自闭症，精神分裂症，躁郁症甚至抑郁症等条件下，“大脑完好无损，问题取决于网络的运作，”细胞和分子医学系副教授，圣地亚哥加利福尼亚大学干细胞计划的副主任，圣地亚哥大学干细胞计划主任。这是实验室成长的大脑首次形成了产生强脑波的神经元的复杂网络。
为此，穆特里（Muotri）和他的团队收获了人类干细胞（可以转变为任何细胞类型，鉴于正确的说明，都来自人们的皮肤和血液。研究人员将这些干细胞暴露于化学指令中，这些指令将细胞变成脑细胞。
在大多数情况下，这些细胞形成了神经祖细胞，这些细胞可以增殖并引起许多类型的脑细胞。在实验室菜肴中两到五个月后，这些祖细胞形成谷氨酸能神经元，“兴奋性”或传播信息的脑细胞。
大约四个月后，迷你大脑停止制作兴奋性神经元并开始制造星形胶质细胞。这些大脑细胞有助于塑造突触，神经递质或脑化学物质的脑细胞之间的间隙传递信息。最后，祖细胞开始产生抑制性神经元，该神经元会抑制脑活动，或阻止神经元传递信息。穆特里说，那是“活动开始变得更加复杂，因为现在我们正在平衡激发和抑制。”
穆特里说，当细胞分裂和区分时，他们最终开始“自组织成类似于人皮层的东西”。皮层是大脑的外层，在意识中起着重要作用。
实际上，“迷你大脑”看起来不像人类大脑的微型版本。相反，它们是白色的球形斑点，它们漂浮在它们种植的红汤中，Muotri说。他说，它们的直径仅达到0.2英寸（0.5厘米），但他们的神经网络在停止之前继续发展了9到10个月。
在迷你大脑的整个生长过程中，团队都使用了一组与神经元相关的微型电极来测量大脑活动。研究人员发现，在大约两个月的时间里，迷你大脑中的神经元开始以相同的频率发射零星信号。 Muotri说，经过几个月的发展，大脑以不同的频率和更常规的方式发射了信号，表明大脑活动更加复杂。
Muotri说，虽然先前的研究表明，实验室生产的大脑可能会产生脑细胞的发射，但研究人员报告说，他们每分钟发射约3,000次。然而，在这项研究中，神经元每分钟发射了近300,000次，“更接近人脑”。
然后，团队使用机器学习算法将这些迷你大脑的大脑活动与早产婴儿的大脑活动进行了比较。研究人员训练了他们的计划，以学习6到9个半月大的39个早产婴儿记录的脑电波。
然后，科学家将脑波模式从迷你大脑喂入算法，发现经过25周的迷你脑发育后，它不再能够将来自人脑的数据与从实验室成长的大脑衍生的数据区分开来。 Muotri说：“它变得困惑，并使他们俩的年龄相同。”这表明迷你大脑和人类大脑正在增长和发展。
这项研究表明：“非常好的，您可以制造可再现的实验系统，您可以在其中解决对人类发展至关重要的过程。”致力于在实验室开发小脑子但是谁不是研究的一部分。
他说，“胚胎大脑的无法访问是这些模型提供不同的原因的原因之一。” “但这也意味着您有限的机会说它是真实的。”他补充说，虽然脑电图的信号类似于预期婴儿的信号，但时间却有些偏离。
虽然人类胚胎与母亲相连，因此从外部收到信号，但这些实验室成长的大脑与任何事物没有连接。 Hartung说：“这些细胞没有输入或没有输出，它们无法识别世界上发生的任何事情。”因此，他们“绝对不是”有意识。
这就是大多数科学家会同意的，但是“很难说”，穆特里说。 “我们的神经科学家甚至都不同意，人们可以采取什么措施来探究他们是否有意识。”
这人脑发送其信号以帮助我们与环境互动。例如，我们看一个错误，眼睛向脑细胞发送信号，脑细胞彼此发出信号，并让我们知道我们正在看到一个错误。
那么，为什么这些实验室成长的大脑会发送信号？他们可能在谈论什么？穆特里说：“这是我们不知道的问题，因为胚胎的大脑确实是一个黑匣子。”他说，这些早期阶段中的大多数信号似乎都涉及“自由关系”或相互联系的指示。
他说，无论如何，他希望这样的研究能够帮助我们了解早期的大脑布线会导致我们的复杂大脑，以及当接线脱颖而出时会发生什么。
穆特里（Muotri）和他的团队说，他们现在希望进一步刺激大脑器官，以查看它们是否可以超过9到10个月的发展。研究人员还希望通过用自闭症儿童的细胞创建脑器官来对脑部疾病进行建模，以了解其大脑网络的发展方式。
研究结果今天（8月29日）在《期刊》上发表细胞干细胞。
最初出版现场科学。
