迄今為止科學(xué)家們已經(jīng)成長(zhǎng)為最復(fù)雜的腦類器官

迄今為止，劍橋生物醫(yī)學(xué)校區(qū)的研究人員已經(jīng)成長(zhǎng)為最復(fù)雜的大腦器官，為科學(xué)家們提供了解人類大腦發(fā)育和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的新機(jī)會(huì)。

該團(tuán)隊(duì)使用一種新的方法培養(yǎng)了“腦中盤”，這種方法使器官能夠達(dá)到最先進(jìn)的發(fā)育階段，并附有脊髓和肌肉組織。

腦類器官是研究人員用于了解中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)發(fā)展和疾病的最佳工具之一，但是將結(jié)構(gòu)增長(zhǎng)超過(guò)某一階段是困難的。

類器官通常從人類干細(xì)胞生長(zhǎng)，其自發(fā)形成早期腦發(fā)育中所見的結(jié)構(gòu)和層。然而，一旦腦細(xì)胞簇達(dá)到一定的大小，達(dá)到的發(fā)育階段受限于缺乏營(yíng)養(yǎng)和氧供應(yīng)。然后神經(jīng)元開始死亡，結(jié)構(gòu)停止發(fā)展。

據(jù)“自然神經(jīng)科學(xué)”雜志報(bào)道，Madeline Lancaster及其同事通過(guò)使用一種允許類器官獲取能量和氧氣的新方法克服了這一局限。研究人員使用一個(gè)微小的振動(dòng)刀片將類器官切成半毫米切片，然后將它們放在覆蓋富含營(yíng)養(yǎng)的液體的多孔膜上。然后，類器官可同時(shí)從上方吸收氧氣，從下方吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使其在培養(yǎng)物中繼續(xù)發(fā)育一年。

然后研究人員將一塊脊髓和肌肉組織從小鼠胚胎中取出放在器官旁邊。使用長(zhǎng)期的活體顯微鏡，研究小組能夠看到腦細(xì)胞發(fā)出長(zhǎng)而探測(cè)的卷須并與脊髓形成神經(jīng)元連接。

一旦腦細(xì)胞與脊髓相連，它們就開始發(fā)出電脈沖，導(dǎo)致肌肉在類器官的控制下收縮。“在共培養(yǎng)2-3周后，可以看到來(lái)自[類器官]的致密軸突束支配小鼠脊髓，人類突出軸突和小鼠脊髓神經(jīng)元之間可見突觸，”作者寫道。

“小鼠肌肉組織的實(shí)時(shí)成像顯示零星的協(xié)同肌肉收縮，不規(guī)則的周期性。”

盡管大腦類器官是最復(fù)雜的，但它在灰質(zhì)體積方面仍然只是小而原始的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是任何接近思想，情感或意識(shí)所需的復(fù)雜性。

“每當(dāng)我們進(jìn)一步采取行動(dòng)時(shí)，進(jìn)行討論仍然是一個(gè)好主意。但我們普遍認(rèn)為，我們離這個(gè)還很遠(yuǎn)，“蘭卡斯特說(shuō)。

盡管如此，Lancaster和團(tuán)隊(duì)仍然希望他們的新方法能夠讓科學(xué)家們比以往更詳細(xì)地模擬中樞神經(jīng)系統(tǒng)和腦部疾病。

他們寫道：“例如，它為研究胼call體的神經(jīng)發(fā)育狀況，癲癇中出現(xiàn)的神經(jīng)元電路失衡以及其他認(rèn)為連通性發(fā)揮作用的缺陷打開了大門，例如自閉癥和精神分裂癥。”

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