人鼠混合大脑出现了!斯坦福大学7年研究登Nature

2022-10-13 15:55     量子位

来自人类的类脑器官,现已在科学家手里和老鼠大脑成功结合。

并且是碰碰老鼠胡须,这些脑细胞能正常做出反应的那种。

这项来自斯坦福的研究结果,发表在最新一期Nature上。

人鼠混合大脑出现了!斯坦福大学7年研究登Nature

这种"人鼠混合大脑"的结合程度有多深?

用通讯作者、斯坦福神经科学家帕斯卡(Sergiu Pasca)自己的话说:

就像是在电路上添加了新的晶体管。

这究竟是怎么一回事?

将人的类脑组织融入大鼠大脑

要说清楚这件事,还得从类器官讲起。

类器官是利用胚胎干细胞、诱导多功能干细胞等人体干细胞培养得到的细胞集合。

近年来,类器官一直是神经科学领域的一大学术热点,原因是这种三维微器官包含其代表器官的一些关键特性,可以用来体外模拟人类的发育和疾病。

换句话说,借助类器官,科学家们可以在培养皿里直接观察到肾脏、肠道,甚至大脑的各种结构,来探寻背后的神经机制。

方便归方便,但类器官也存在不少局限。

比如,类脑器官虽然能模仿人类大脑,但却很难像真实大脑那样建立神经连接,也无法与控制行为的其他神经回路整合到一起。

斯坦福大学的研究人员们,旨在突破这一限制。

他们的实验方案是:

首先,用人类干细胞培养出类似大脑皮层的类脑结构。

然后,将其移植到刚出生2-3天的无胸腺大鼠的大脑体感皮层之中。大鼠的这个脑区会接收来自胡须和其他感觉器官的信号,并传递给其他大脑区域。

人鼠混合大脑出现了!斯坦福大学7年研究登Nature

参与实验的新生大鼠数量约为100只。而它们被植入类脑器官的部位都一致,以便科学家能更好地对其发育情况进行监控。

一开始,这些人脑组织大约只有5mm长,但6个月之后,它们占据了大鼠大脑半球的1/3。

人鼠混合大脑出现了!斯坦福大学7年研究登Nature

而这些人脑组织之所以能够生长,是因为大鼠的内皮细胞很快就进入其中,形成了血管。血管为人体细胞提供了营养和信号物质,并带走代谢废物。

研究者们还观察到,大鼠大脑中的常驻免疫细胞也出现在了移植的人脑组织中。

不仅如此,实验结果显示,来自类器官的神经元成功在大鼠大脑中建立了工作机制,和大鼠自身的神经回路整合到了一起。

也就是说,这些人脑组织已经和大鼠大脑混合,成为了它的一部分!

到了这个时候,研究者们发现,触碰老鼠的胡须,其体感皮层中的人类细胞也会作出反应。

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