科學家培育出“迷你”大腦 可控制肌肉收縮

（原標題：Scientists grow 'mini-brain on the move' that can contract muscle）

出品|網易科學人欄目組 晗冰

據國外媒體報道，日前劍橋大學的研究人員在帶有脊髓和肌肉的培養皿中培育出一個微型大腦，并能夠自發生長出神經元連接刺激周圍的肌肉組織進行收縮，這一進展有望加快對運動神經元疾病等病癥的研究。

研究人員發現，所培育出的扁豆大小人類腦細胞灰質組織可以自發地用類似卷須的物質與取自老鼠的脊髓和肌肉組織相連。這些肌肉組織在所謂“迷你”大腦器官控制下明顯能夠進行收縮運動。

這項研究是一系列復雜人腦模擬實驗中的最新進展，而此次的模擬對象接近中樞神經系統。

馬德琳·蘭卡斯特（Madeline Lancaster）是劍橋大學醫學研究委員會分子生物學實驗室的負責人，她說:“我們喜歡把它們想象成移動中的‘迷你’大腦。”

科學家們用一種新的方法從人類干細胞中培育出微型大腦，這使得實驗中培育出的大腦器官比之前達到了更復雜的發展階段。最新觀察顯示，在神經元種類和組織結構方面，這種實驗室培育的組織與懷孕12-16周的人類胎兒大腦有相似之處。

然而，科學家們說這個組織仍然太小太原始，不會有任何接近思想、感覺或意識的跡象。

蘭卡斯特說:“每次我們再向前邁進一步，進行這樣的討論仍然是一個好的想法。“但我們普遍認為，我們離這個目標還很遠。”

一個發育完全的人類大腦有800倒900億個神經元，而實驗室中培育的這個器官有兩百萬個神經元，就灰質的體積而言，其介于蟑螂和斑馬魚的大腦之間。

在此之前，由于培育的組織中心缺乏營養物質供應，科學家們所能培育的神經組織復雜程度受到了限制。一旦它長到一定程度后，組織中間的神經元就無法獲得營養，從而開始死亡，整個組織就會停止發育。

在最新的研究中，科學家們改進了方法，在培育出神經組織后，使用一個微小的振動刀片把其切成半毫米厚的薄片，然后將薄片放置在薄膜上，漂浮在富含營養的液體上。這意味著整個切片都能獲得營養和氧氣。在培育一年之后，其繼續發育并形成了新的連接。

除了類似大腦的器官外，科學家們還從老鼠胚胎中提取了一根1毫米長的脊髓以及周圍的背部肌肉。神經元細胞開始自動發育出神經元連接與脊髓相連，并開始發出電脈沖導致肌肉抽搐。

研究人員的目標是利用這種系統來研究人類大腦和神經系統是如何發育的，以及出現運動神經元疾病、癲癇和精神分裂癥的根本原因。

蘭卡斯特說:“顯然，我們不僅僅是為了好玩而研究。“我們想用這個組織來模擬疾病，并了解這些神經網絡是如何建立起來的。”

格雷·坎普（Gray Camp）是位于瑞士巴塞爾的分子與臨床眼科研究所遺傳學家。雖然其并沒有參與這項研究，但坎普將這一進展描述為“該領域的一大步”。他說:“看到功能性神經束從發育中的腦組織中生長出來，并刺激其他組織，這非常令人興奮。”