人类和小鼠神经元通过突触连接。图片来源：Giovanni Cancemi/Shutterstock.com
研究人员首次证明，能够与小鼠脑组织形成功能连接并对视觉刺激做出反应。植入人体后“进入动物的皮质后，研究作者使用了各种成像技术来确认“人鼠突触”的形成。
近年来，人脑类器官已成为研究神经发育和疾病的有前景的模型。这些由干细胞创建自己生产，但之前从未观察到与周围组织连接参与对外部刺激的同步反应。
证明这种现象的主要障碍一直是技术障碍，因为现有的电极阵列不够精细，无法记录这种微妙的活动。然而，研究人员通过使用铂纳米粒子创建透明石墨烯微电极阵列克服了这一障碍。
当小鼠受到白光视觉刺激时，研究人员能够使用这些植入的电极同时测量类器官和周围脑组织的神经活动。通过这样做，他们发现两者对刺激的反应是相同的。
“没有其他研究能够同时进行光学和电学记录，”研究作者麦迪逊·威尔逊在一篇文章中解释道。陈述。 “我们的实验表明，视觉刺激会引起类器官的电生理反应，与周围皮层的反应相匹配。”
使用一种称为双光子成像的高度精细的显微镜技术，研究小组能够证明小鼠血管已经开始延伸到人脑类器官中，为它们提供营养和能量。类器官内的脑电波活动也与周围组织的脑电波活动同步，这表明在植入后三周内，人类和小鼠皮质组织之间已经建立了功能连接。
研究人员写道：“使用传统的金属电极，我们不会有清晰的视野来检查类器官移植物和感觉皮层的接近程度。”他补充说，“我们实验的成功取决于灵活、透明的石墨烯设备的工程设计”。
研究作者持续观察了十一周，结果表明人脑类器官在功能和形态上都融入了小鼠皮质。
“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，以及评估类器官的恢复特定丢失、退化或受损的大脑区域的潜力，”他们写道。
该研究发表在期刊上自然通讯。
