科学美国人60秒:实验室培养的微型人脑显示出聪明的活动

这里是科学美国人——60秒科学系列，我是苏珊娜·巴德。
研究人脑的早期发育并不容易。
“大脑很难进入，尤其是胎儿早期。研究正常健康的人脑是不道德的。”
加州大学圣地亚哥分校的生物学家阿里森·穆特里说到。他表示，研究人员转而依赖动物模型。
“但人脑与其他物种的大脑存在相当大的区别，因此我们迫切需要人类模型来研究人脑。”
现在，穆特里的团队可能拥有了这种模型，其形式是他们在实验室中创造出来的脑细胞小球。这些豌豆大小的结构由干细胞发育而来，而这些干细胞浸泡在营养物质和控制基因激活的蛋白质培养物中。随着这些小结构的成长，其成分也会分化成不同类型的脑细胞。
“它们会形成连接，这些连接会形成功能性突触，突触随后会联成网络。”
两个月后，微型大脑甚至会开始释放脑电波。
“你可以每周进行记录，观察活动变化。当它们长到约6个月大时，其能形成的连接和突触数量呈指数级增长。”
在大约 10个月大的时候，其大脑活动与早产儿类似。
“微型大脑的发育轨道与人脑非常相似。”
这可能使微型大脑非常有助于理解人脑早期的连接形式。微型大脑还可以为自闭症和癫痫等神经系统疾病的发展提供思路。
“神经疾病往往出现在大脑发育非常早期的阶段。我们有可能帮助数百万名神经疾病患者。”
但穆特里也警告称，随着技术的进步，伦理问题将开始显现。
“有人可能会问，‘这些大脑有意识吗？或它们有自我意识吗？它们能感受到疼痛吗？’我认为我们处于技术可进化出更复杂事物的灰色地带。之后的伦理问题将是，‘这些微型大脑的道德地位如何？’”
穆特里表示，同样的问题构成了在实验室使用动物的规章制度的基础，而这可以作为引导微型大脑研究的范例。研究结果发表在《细胞·干细胞》期刊上。
除了阐释神经发育，微型大脑还有助于揭示人类大脑的进化方式，并在改善人工智能算法方面发挥作用。这些豌豆大小的大脑可能会催生一些重大的见解。
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