神經科學家實驗室培育的迷你大腦檢測到“腦波”

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攝影師,科學領域創作者

這種類器官可用於研究大腦發育、疾病和潛在療法，因為它們可以參與活人大腦無法實現的實驗。

在這項新研究中，研究人員報告了與雷特綜合征患者幹細胞發育的腦類器官的癲癇發作密切匹配的電活動模式，這種遺傳病在某些情況下會導致癲癇發作。

加州大學洛杉磯分校 (UCLA) 的神經科學家 Bennett Novitch 說： 這項工作表明，我們可以制造出類似於真實人腦組織的類器官，並可用於准確複制人腦功能和疾病的某些特征。

為了制造類器官，科學家們誘導取自人類的細胞變成多能幹細胞，這種細胞可以長成多種組織和器官。

這個過程在大腦中特別困難，因為有太多的事情在發生。為了有助於更多類型的研究，除了讓所有這些神經元組織起來之外，這些“迷你大腦”類器官還必須產生與人腦相同的神經振蕩——類似於與學習、睡眠等相關的波。

現在這些波已經被發現，增加了類器官在實驗研究中代表真實大腦的可能性。在許多神經疾病中，實際的腦細胞本身看起來很好——正是這種振蕩表明出現了問題。

使用電探針和顯微鏡讀數，研究人員為他們新創建的類器官提供了類似於腦電圖 (EEG) 掃描的東西，揭示了多種神經振蕩。

“我沒有預料到我們會看到振蕩模式的範圍，”諾維奇說。“通過學習如何控制類器官表現出的振蕩模式，我們可能最終能夠模擬不同的大腦狀態。”

在 Rett 綜合征患者的類器官中觀察到異常振蕩的情況下，添加實驗藥物 Pifithrin-alpha 消除了癲癇發作的跡象——因此這些類器官也能夠對治療產生“反應”。在整個過程中，腦細胞本身看起來很正常，雷特綜合征也是如此。

這是大腦類器官技術和科學向前邁出的又一步，它繼續快速發展。例如，就在上周，我們看到一項研究概述了眼睛結構如何在實驗室培養的微型大腦中進化。

雖然大腦類器官永遠不會與實際大腦的複雜性或細節相匹配，但它們最終可以在未來的研究中取代動物，只要我們確定這些特殊發育的細胞團塊足夠接近大腦中真正發生的情況。

來自加州大學洛杉磯分校的神經學家 Ranmal Samarasinghe 說： “這是在大腦類器官中進行藥物測試的第一個具體例子之一。”

“我們希望它成為更好地了解人類大腦生物學和大腦疾病的墊腳石。”