人造迷你大腦首次表現出了類似人類嬰兒的腦波活動

在實驗室中製造的腦組織第一次表現出了自發的腦電波活動，並且看起來與人類大腦的活動模式具有驚人的相似性。更準確點說，類似於早產兒的腦神經活動。

現在(11月16日)，這一驚人發現尚未經過同行評審，但如果得到確認，它將是一樁巨大的成就，為以後關於腦部病變早期發展的研究帶來了無限的可能性。

這也讓一些科學家猶豫不決。

這些在實驗室中「種植」出來的大腦被稱為類器官——在實驗室環境下，為了研究目的培育出3D、微縮、簡化版本的人體器官模型，可以用來測試藥物反應或細胞在某些不利條件下的發育狀況。

神經科學家Alysson Muotri多年來一直在加利福尼亞大學聖地亞哥分校實驗室開發腦類器官，但這是他和他的團隊第一次觀察到類器官展現出類人腦的活動。

他們利用人類多能幹細胞培育出所需的類器官，誘導這些「空白載體」發育成大腦皮層的細胞。大腦皮層區域負責記憶、感知、認知、思維以及感官處理等重要功能。

10個月的時間裡，培養基中生長著數百個這樣的迷你大腦，然後對它們進行測試，以確保相關基因被正確表達。他們還用腦電圖(EEG)持續監測生長中的類器官。

據Nature報道，在6個月後，EEG檢測到了出非常顯著的腦活動信號——遠遠超過團隊之前曾經檢測到過的任何腦波強度。

經分析，信號模式與成年人有組織、可預測的大腦活動不太相似。但它確實與其他類型的人類大腦活動有相似之處。它與早產嬰兒不規律的腦電圖模式相符合。

研究人員在論文中寫道：「雖然來自類器官的神經網路活動沒有表現出成人大腦的複雜性，但靜止和突髮式的交替周期類似於人類早產嬰兒腦電圖中出現的電生理特徵。」

當然，它們並不完全一樣。但是，利用早產嬰兒EEG特徵訓練出的機器學習演算法能夠識別出了迷你大腦和人類嬰兒大腦在發育時間線上的許多共有特徵。過去28周，類器官似乎與同齡的早產嬰兒位於相似的發育軌跡。

腦類器官和真正的人類大腦有所區別——不僅僅是更小和被簡化，它缺少與大腦其他區域連接。在設計時，並沒有添加某類對神經元正常功能至關重要的蛋白質。

但它們已經足夠接近真正的大腦，可以被用來更好地理解大腦的發育過程；畢竟招募嬰兒做志願者有些困難，而成年人的大腦則過於複雜。

「我們並未聲稱類器官和完整的新生兒大腦皮層之間具有同等的功能，」研究人員寫道，「目前的結果僅僅代表了體外器官模型邁向成功的第一步，該模型重現了人類大腦某些複雜的時空振蕩動力學特性。」

研究人員將嘗試進一步開發類腦細胞。

但是其他人真正關心的是，實驗大腦誕生出意識的可能性。到目前為止，還沒有哪個大腦表現出任何有意識的跡象，但隨著實驗的繼續，它將成為可能。

西雅圖艾倫腦科學研究所的神經科學家Christof Koch告訴Nature，「他們越成功，他們就越應該感到擔心。」

按照設計，類器官缺少必要的組件，不大可能發育成真正的人腦，所以研究人員此刻並不感到擔心。但是，如果真的出現了意識活動，他們會考慮終止該項目。

該研究被發表在神經科學學會11月初的年會上，右側鏈接為保存在預印本bioRxiv上的論文。

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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