此外,研究人员还特殊处理了一些人脑组织,使得单个神经元可以被特定频率的蓝光激活。
被植入这些人脑组织的大鼠,参与了一项新的训练:它们脑中被植入了超薄光纤,当这些光纤发出蓝光时,它们就能在水龙头里喝到水。
结果显示,这些大鼠学会了把蓝光和喝水联系起来。这表明植入的人脑细胞已经真正参与了大鼠大脑的工作。
值得注意的是,研究人员提到,移植到大鼠脑中的类脑器官,在形态和功能上要比体外培养的类脑器官更为复杂。
有何意义?
科学家们表示,希望通过这样的实验来进一步探索人类的神经退行性疾病和精神疾病等,然后开发出一些行之有效的新药物。
我们平时常听说的癫痫、老年痴呆、帕金森综合征,还有肌萎缩性侧索硬化等,都属于神经退行性疾病。
为了深入了解神经相关疾病患者的脑组织活动情况,这项研究共持续了7年。
在其中一项实验中,研究者把由蒂莫西综合征(Timothy Syndrome,TS)患者的干细胞培养出的类脑器官植入了老鼠大脑的一侧,并在另一次植入健康人的类脑器官来作对比。
( 蒂莫西综合征是一种罕见遗传病,患者容易心率失常)
在植入老鼠体内五到六个月后,他们观察发现,患病细胞会更小,且参与的电活动与健康脑细胞截然不同。
而且TS神经元末端的树突形态发生了明显改变。
进一步分析发现,在相似的分化阶段,大鼠脑中的TS t-hCO的树突分支模式异常,而在体外培养的TS t-hCO的树突分支则没有表现出这种情况。
研究者指出,大鼠脑中的分支模式异常,与他们此前关于这种病的研究结果一致。
由此可见,通过将类人脑植入大鼠体内来揭示疾病表型,效果相当不错。
总的来说,这项研究引起了不少生物和医学界人士的关注。
英国剑桥医学研究委员会成员玛德琳·兰卡斯特(Madeline A. Lancaster)评价道:
该研究整体颇具进步意义,为了解脑细胞功能障碍的疾病提供了一种新方法。
值得注意的是,这项研究也引发了新的伦理问题,外界担忧这些"人+其他生物杂交体"会严重损害动物福利,甚至搞出"鼠人"来。
不过其实目前看来,没有发生什么大问题,小鼠也没有因为植入类人脑而变得更聪明。
美国国家科学、工程和医学研究院去年发布的一份报告指出:"源自人类的类脑器官仍然太原始,无法形成意识或人类智力。"
本文通讯作者帕斯卡教授则表示,从他们的实验过程和结果来看,大鼠们对人体的类脑器官耐受性很好,移植没有造成癫痫等问题。
尽管如此,学界还是不乏质疑的声音。
美国国家科学院小组成员Arlotta就持不同看法,她觉得随着科学的发展,很可能会有新问题产生。
她表示,"人类器官与其他生物体结合"的话题应被持续关注,绝不能只讨论一次就不管了。
尤其对猴子、猩猩等灵长类动物来说,它们与人类更相似,所以人的类脑器官很可能在它们体内发育得更成熟,对动物行为产生更大影响。
对此,帕斯卡教授称,他们之后不会进行此类研究,也不鼓励其他人做这样的研究。
另外,也有研究人员指出了这项研究的局限性:
虽然把"迷你人脑"植入大鼠体内的结果,比此前其他动物实验更好,但由于存在时空和跨物种限制等,即使在发育早期阶段移植,也无法形成高还原性的人类神经回路。
UCLA的生医学和干细胞研究中心成员Bennett Novitch也评价道:
使用植入人脑组织的大鼠来测试药物,对小型研究来说可行,但对制药公司来说仍不可行,因为需要速度和规模。