科学家培育出“迷你”大脑,可控制肌肉收缩
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科学家培育出“迷你”大脑,可控制肌肉收缩

导语:日前剑桥大学的研究人员在带有脊髓和肌肉的培养皿中培育出一个微型大脑,并能够自发生长出神经元连接刺激周围的肌肉组织进行收缩,这一进展有望加快对运动神经元 ...
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[生命奥秘] 科学家培育出“迷你”大脑,可控制肌肉收缩

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日前剑桥大学的研究人员在带有脊髓和肌肉的培养皿中培育出一个微型大脑,并能够自发生长出神经元连接刺激周围的肌肉组织进行收缩,这一进展有望加快对运动神经元疾病等病症的研究。

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研究人员发现,所培育出的扁豆大小人类脑细胞灰质组织可以自发地用类似卷须的物质与取自老鼠的脊髓和肌肉组织相连。这些肌肉组织在所谓“迷你”大脑器官控制下明显能够进行收缩运动。

这项研究是一系列复杂人脑模拟实验中的最新进展,而此次的模拟对象接近中枢神经系统。

马德琳·兰卡斯特(Madeline Lancaster)是剑桥大学医学研究委员会分子生物学实验室的负责人,她说:“我们喜欢把它们想象成移动中的‘迷你’大脑。”

科学家们用一种新的方法从人类干细胞中培育出微型大脑,这使得实验中培育出的大脑器官比之前达到了更复杂的发展阶段。最新观察显示,在神经元种类和组织结构方面,这种实验室培育的组织与怀孕12-16周的人类胎儿大脑有相似之处。

然而,科学家们说这个组织仍然太小太原始,不会有任何接近思想、感觉或意识的迹象。

兰卡斯特说:“每次我们再向前迈进一步,进行这样的讨论仍然是一个好的想法。“但我们普遍认为,我们离这个目标还很远。”

一个发育完全的人类大脑有800到900亿个神经元,而实验室中培育的这个器官有两百万个神经元,就灰质的体积而言,其介于蟑螂和斑马鱼的大脑之间。

在此之前,由于培育的组织中心缺乏营养物质供应,科学家们所能培育的神经组织复杂程度受到了限制。一旦它长到一定程度后,组织中间的神经元就无法获得营养,从而开始死亡,整个组织就会停止发育。

在最新的研究中,科学家们改进了方法,在培育出神经组织后,使用一个微小的振动刀片把其切成半毫米厚的薄片,然后将薄片放置在薄膜上,漂浮在富含营养的液体上。这意味着整个切片都能获得营养和氧气。在培育一年之后,其继续发育并形成了新的连接。

除了类似大脑的器官外,科学家们还从老鼠胚胎中提取了一根1毫米长的脊髓以及周围的背部肌肉。神经元细胞开始自动发育出神经元连接与脊髓相连,并开始发出电脉冲导致肌肉抽搐。

研究人员的目标是利用这种系统来研究人类大脑和神经系统是如何发育的,以及出现运动神经元疾病、癫痫和精神分裂症的根本原因。

兰卡斯特说:“显然,我们不仅仅是为了好玩而研究。我们想用这个组织来模拟疾病,并了解这些神经网络是如何建立起来的。”

格雷·坎普(Gray Camp)是位于瑞士巴塞尔的分子与临床眼科研究所遗传学家。虽然其并没有参与这项研究,但坎普将这一进展描述为“该领域的一大步”。他说:“看到功能性神经束从发育中的脑组织中生长出来,并刺激其他组织,这非常令人兴奋。”

来源:网易科技  作者:晗冰

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