實驗室培養(yǎng)的迷你大腦，產(chǎn)生了腦電波...
十月齡如豌豆大小的類器官。圖片來源：Muotri Lab
近日，來自美國加州大學(xué)圣地亞哥分校的科學(xué)家用發(fā)育了功能性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的干細胞創(chuàng)造了“迷你大腦”。盡管這些實驗室發(fā)育的大腦比人腦小一百萬倍，但它們是第一個被觀察到產(chǎn)生類似早產(chǎn)兒腦電波的大腦。該研究已發(fā)表在8月29日的《Cell Stem Cell》上，它可以幫助科學(xué)家更好地理解人類大腦的發(fā)育。研究通訊作者、加州大學(xué)圣迭戈分校的生物學(xué)家Alysson Muotri說：“我們在體外觀察到的神經(jīng)活動水平是前所未有的，這離實際生成復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的這些早期階段的模型又近了一步?！?/span>這些豌豆大小的大腦，稱為腦類器官，來源于人類多能干細胞。通過將它們置于模擬大腦發(fā)育環(huán)境的培養(yǎng)物中，干細胞分化成不同類型的腦細胞，并自組織成類似于發(fā)育中人腦的三維結(jié)構(gòu)。
科學(xué)家們已經(jīng)成功地培育出類似人腦細胞結(jié)構(gòu)的類器官。然而，之前的模型都沒有開發(fā)出類似人類的功能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。已知當(dāng)神經(jīng)元成熟并相互連接時，網(wǎng)絡(luò)就會出現(xiàn)，它們對于大多數(shù)大腦活動都是不可或缺的。Muotri說：“你可以用腦類器官來做幾件事，包括了解正常的人類神經(jīng)發(fā)育、疾病建模、大腦進化、藥物篩選，甚至是為人工智能提供信息?！?/span>腦類器官的橫截面，顯示皮質(zhì)板的初步形成。每種顏色標(biāo)志著不同類型的腦細胞。圖片來源：Muotri LabMuotri及其同事設(shè)計了一種更好的干細胞生長方法，包括優(yōu)化培養(yǎng)基配方。這些調(diào)整使他們的類器官比先前的模型更加成熟。該團隊在10個月的時間里培養(yǎng)了數(shù)百個類器官，并使用多電極陣列監(jiān)測它們的神經(jīng)活動。多電極陣列產(chǎn)生的圖像顯示腦類器官的活躍程度，紅色表示非常活躍，黑色表示靜默。圖片來源：Muotri Lab
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