科學家培育出“迷你”大腦 可控制肌肉收縮

（原標題：Scientists grow 'mini-brain on the move' that can contract muscle）

出品|網(wǎng)易科學人欄目組 晗冰

據(jù)國外媒體報道，日前劍橋大學的研究人員在帶有脊髓和肌肉的培養(yǎng)皿中培育出一個微型大腦，并能夠自發(fā)生長出神經元連接刺激周圍的肌肉組織進行收縮，這一進展有望加快對運動神經元疾病等病癥的研究。

研究人員發(fā)現(xiàn)，所培育出的扁豆大小人類腦細胞灰質組織可以自發(fā)地用類似卷須的物質與取自老鼠的脊髓和肌肉組織相連。這些肌肉組織在所謂“迷你”大腦器官控制下明顯能夠進行收縮運動。

這項研究是一系列復雜人腦模擬實驗中的最新進展，而此次的模擬對象接近中樞神經系統(tǒng)。

馬德琳·蘭卡斯特（Madeline Lancaster）是劍橋大學醫(yī)學研究委員會分子生物學實驗室的負責人，她說:“我們喜歡把它們想象成移動中的‘迷你’大腦。”

科學家們用一種新的方法從人類干細胞中培育出微型大腦，這使得實驗中培育出的大腦器官比之前達到了更復雜的發(fā)展階段。最新觀察顯示，在神經元種類和組織結構方面，這種實驗室培育的組織與懷孕12-16周的人類胎兒大腦有相似之處。

然而，科學家們說這個組織仍然太小太原始，不會有任何接近思想、感覺或意識的跡象。

蘭卡斯特說:“每次我們再向前邁進一步，進行這樣的討論仍然是一個好的想法。“但我們普遍認為，我們離這個目標還很遠。”

一個發(fā)育完全的人類大腦有800倒900億個神經元，而實驗室中培育的這個器官有兩百萬個神經元，就灰質的體積而言，其介于蟑螂和斑馬魚的大腦之間。

在此之前，由于培育的組織中心缺乏營養(yǎng)物質供應，科學家們所能培育的神經組織復雜程度受到了限制。一旦它長到一定程度后，組織中間的神經元就無法獲得營養(yǎng)，從而開始死亡，整個組織就會停止發(fā)育。

在最新的研究中，科學家們改進了方法，在培育出神經組織后，使用一個微小的振動刀片把其切成半毫米厚的薄片，然后將薄片放置在薄膜上，漂浮在富含營養(yǎng)的液體上。這意味著整個切片都能獲得營養(yǎng)和氧氣。在培育一年之后，其繼續(xù)發(fā)育并形成了新的連接。

除了類似大腦的器官外，科學家們還從老鼠胚胎中提取了一根1毫米長的脊髓以及周圍的背部肌肉。神經元細胞開始自動發(fā)育出神經元連接與脊髓相連，并開始發(fā)出電脈沖導致肌肉抽搐。

研究人員的目標是利用這種系統(tǒng)來研究人類大腦和神經系統(tǒng)是如何發(fā)育的，以及出現(xiàn)運動神經元疾病、癲癇和精神分裂癥的根本原因。

蘭卡斯特說:“顯然，我們不僅僅是為了好玩而研究。“我們想用這個組織來模擬疾病，并了解這些神經網(wǎng)絡是如何建立起來的。”

格雷·坎普（Gray Camp）是位于瑞士巴塞爾的分子與臨床眼科研究所遺傳學家。雖然其并沒有參與這項研究，但坎普將這一進展描述為“該領域的一大步”。他說:“看到功能性神經束從發(fā)育中的腦組織中生長出來，并刺激其他組織，這非常令人興奮。”