实验室培养的迷你大脑产生了脑电波

原标题：实验室培育的迷你大脑 发生了脑电波...

十月龄如豌豆巨细的类器官。图片来历：Muotri Lab

近来，来自美国加州大学圣地亚哥分校的科学家用发育了功用性神经网络的干细胞发明了“迷你大脑”。虽然这些实验室发育的大脑比人脑小一百万倍，但它们是第一个被观察到发生类似早产儿脑电波的大脑。该研讨已宣布在8月29日的《Cell Stem Cell》上，它能够协助科学家更好地舆解人类大脑的发育。

研讨通讯作者、加州大学圣迭戈分校的生物学家Alysson Muotri说：“咱们在体外观察到的神经活动水平是史无前例的，这离实践生成杂乱神经网络的这些前期阶段的模型又近了一步。”

Alysson Muotri

这些豌豆巨细的大脑，称为脑类器官，来历于人类多能干细胞。经过将它们置于模仿大脑发育环境的培育物中，干细胞分化成不同类型的脑细胞，并自组织成类似于发育中人脑的三维结构。

图片来历：《Cell Stem Cell》

科学家们现已成功地培育出类似人脑细胞结构的类器官。但是，之前的模型都没有开宣布类似人类的功用神经网络。已知当神经元老练并相互衔接时，网络就会呈现，它们关于大多数大脑活动都是不可或缺的。

Muotri说：“你能够用脑类器官来做几件事，包含了解正常的人类神经发育、疾病建模、大脑进化、药物挑选，乃至是为人工智能供给信息。”

脑类器官的横截面，显现皮质板的开端构成。每种色彩标志着不同类型的脑细胞。图片来历：Muotri Lab

Muotri及其搭档规划了一种更好的干细胞成长办法，包含优化培育基配方。这些调整使他们的类器官比从前的模型愈加老练。该团队在10个月的时间里培育了数百个类器官，并运用多电极阵列监测它们的神经活动。

多电极阵列发生的图画显现脑类器官的活泼程度，赤色表明十分活泼，黑色表明静默。图片来历：Muotri Lab

研讨团队在大约两个月的时分开端勘探到来自类器官的脑电波。这些信号很稀少，但具有相同的频率，这是在未老练人脑中能够观察到的形式。跟着类器官持续成长，它们会发生不同频率的脑电波，信号呈现的频率也更有规则。这表明类器官进一步开展了它们的神经网络。

Muotri说：“这是具有更多功用突触的成果，神经元之间构成了更多衔接，它们之间的相互作用发生不同频率的信号。”

为了比较前期发育过程中类器官的脑波形式和人脑的脑波形式，该团队训练了一种机器学习算法，记录了39名6到9个半月大早产儿的脑电波。该算法能够猜测这些类器官在培育液中发育了多少周，这表明它们与人脑有着类似的成长轨道。

但是，Muotri说：“这些类器官不太或许具有认识等精力活动，它们仍然是一个十分初级的模型。咱们没有人脑的其他部分和结构，所以也或许这些脑电波与实在大脑中的活动没有任何关系。在未来，咱们或许会取得一些十分挨近人脑中操控行为、思维或回忆的信号。现有的依据还不行充沛。”

未来，该团队的方针是进一步改善类器官，并使用它们来了解与神经网络功用障碍相关的疾病，如自闭症、癫痫和精力分裂症。

Muotri说：“作为一名科学家，我期望能够越来越挨近人类大脑。由于这样做，我能够协助患有神经疾病的人，给他们更好的医治和日子质量。但这要由咱们来决议极限在哪里，或许是技能还没有准备好，或是咱们不知道怎么操控技能。这与环绕CRISPR婴儿的评论是相同的，这便是为什么咱们要有道德委员会来代表社会的各个方面。”

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