希望研究尼安德特人大脑的研究人员必须面对研究实用空隙的限制概念,即数十万年历史的头骨内的空白。
加州大学圣地亚哥分校的遗传学家找到了一种方法绕过这个问题通过在同性恋尼安德特人的头部内创建微型版本的大脑。
尼安德尔人在菜肴中的Minibrain
尼安德特人是最接近的人类现代人类的亲戚。他们的身体和大脑几乎与智人一样大。尽管他们是原始的穴居人,但尼安德特人使用了在其他人类中不明显的象征性语言系统的复杂系统。
通过从尼安德特人的化石残留物中提取古代DNA,并将其注入由干细胞制成的人工生长的小脑,研究人员能够建造尼安德特人大脑的微型版本,他们希望它们能够一天奔跑像螃蟹一样塑造的小机器人。
“我们正在努力重现尼安德特人的思想,”医学院的遗传学家Alysson Muotri说。提出他的团队在加利福尼亚州圣地亚哥的拉霍亚(Salk)生物学研究所举行的想象力和人类进化会议上的发现。
使用从人类皮细胞收集的干细胞,Muotri的团队能够建立许多模仿皮质或大脑最外层的脑细胞。这被称为类器官。然后,他们用尼安德特人的DNA注射了类器官,形成了研究人员所说的尼安德类动物。
研究人员如何建立尼安德罗德
研究人员将目光投向了一个名为Nova1的基因,这是尼安德特人和智人之间不同的几种蛋白质编码基因之一。 Nova1与现代人类的自闭症和精神分裂症有关。
还认为它在创建尼安德特人独有的一百个脑蛋白方面具有影响力。 Nova1只有一对DNA碱基对,在尼安德特人和现代人类之间有所不同。
研究人员始于从没有基因引起的神经系统疾病的患者中取样的皮肤细胞。然后,他们设计了皮肤细胞,成为可以生长成任何专门细胞的多能干细胞或干细胞。
通过使用CRISPR基因编辑,该团队用古老的DNA替换了Nova1中的目标人群。为了确保没有可能因可能的误差而增长,研究人员必须对用于构建尼安德类动物的细胞进行测序。
由此产生的迷你脑
最终结果是尼安德特人的迷你脑形,形状像爆米花。人类脑类器官的形状更为球形。
与人体类器官相比,尼安德罗德的神经元细胞移动得更快以形成迷你脑结构。研究人员尚未指出这一点的确切原因,但他们认为这与尼安德罗德的独特形状有关。它的突触连接较少或大脑神经细胞之间的联系。
穆特里(Muotri)拥有自闭症的继子,他说,尼安德罗德(Neanderoid)的差异与他在自闭症儿童的大脑中发现的某些功能相似。
“我不希望家人得出结论,我正在比较自闭症孩子,尼安德特人,但这是一个重要的观察,”他说。 “在现代人类中,这些类型的变化与社会化所需的大脑发展缺陷有关。”
到目前为止,研究人员已经能够在尼安德类动物中发现振荡的电信号。他们希望将自己的创作带到类似螃蟹的小机器人。他们希望Neaderthal Mini-Brains能够控制机器人的功能和运动。
照片:保罗·哈德森(Paul Hudson)|Flickr