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类脑器官使离体的肌肉抽动了！剑桥大学培养的脑组织与人类胎儿的脑组织非常相似

2019-11-19 20:20:08

在剑桥大学实验室的培养皿里，漂浮着一块单独分离出来的肌肉正在收缩。一般情况下这不是新闻。但是在这一次的情况不同，手术切除的肌肉是由完全生长在实验室的一片脑组织控制的。听起来很吓人，但这个系统并不代表缸中的意识。相反，这是一种叫做脑类器官的技术向前迈出的一大步——培养的脑组织与发育中的人类胎儿的脑组织非常相似。

科学家们长期以来一直在努力模拟胎儿在子宫内发育时复杂的过程。新生脑细胞在遗传和化学因素的指导下，自动迁移到最终目的地，形成独特的功能，并在此过程中彼此之间建立联系。

这是一个极其精细复杂的过程，且没有容错的余地。定位、迁移或脑回路的形成的任何错误都可能引发严重的发育障碍，如自闭症、精神分裂症和癫痫等。

图片来源：Madeline Lancaster/MRC-LMB

本月，剑桥大学的 Madeleine Lancaster 博士领导的一个团队对人类大脑发育的第一步进行了破解，且无需依赖在伦理上有争议的流产胎儿。他们的系统被称为 ALI-CO，由长期存活的、实验室培养的脑组织切片组成，这些切片漂浮在一个温暖的、充满营养液的表面，这些营养液可以让切片成熟为"微型脑"。

当迷你脑与分离自胚胎小鼠的脊髓及其支持肌肉一起培养时，它就会自动伸出突触进行连接。这些人-鼠嵌合突触不仅用于解剖研究，当刺激时，类似高速公路的神经连接束会反复产生"电爆发"，使肌肉变成像僵尸跳舞一样动起来。

诱发肌肉收缩的录像。大脑类器官定期受到刺激，向脊髓发送信号，将信息传递给肌肉以使其收缩。

如果你认为"科学家们只是像科学怪人弗兰肯斯坦一样"，那这个就不是该研究重点了。Lancaster 说："很明显，我们不仅仅是想创造一些有趣的东西。" 作者写道，该系统可以推进完整回路上神经连通性的研究，包括输入和输出。最终可能会启发我们，神经回路和信息处理是如何在我们发育中的大脑中逐渐出现的，这个过程有时是如何出错的，以及如何修复它——远在我们出生之前。

迷你大脑革命

ALI-CO 来自于一系列完全奇异的实验室创造，称为脑类器官。

早在2014年，Lancaster 就在实验室里开发了一种培养系统，可以让她从人体皮肤样本中培养出活的脑组织。这些奇形怪状的细胞块，在旋转的生物反应器中生长，最终发展成苍白的豌豆大小的块状，与9个星期大的胎儿的大脑非常相似。在显微镜下，它们的内部分离成显著的脑区，如海马体(记忆中枢)和皮层的层饼结构。

关于类器官

类器官属于三维（3D）细胞培养物，包含其代表器官的一些关键特性。此类体外培养系统包括一个自我更新干细胞群，可分化为多个器官器官特异性的细胞类型，与对应的器官拥有类似的空间组织并能够重现对应器官的部分功能，从而提供一个高度生理相关系统。

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