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2023-01-31
斯坦福團(tuán)隊將人類神經(jīng)元植入鼠腦，智力如何？有倫理風(fēng)險嗎？
更新時間：2022-10-19 18:05:51作者：智慧百科
當(dāng)人類的神經(jīng)細(xì)胞被拿來放入老鼠的大腦中，會發(fā)生什么？
10月14日，學(xué)術(shù)頂刊Nature上就刊登了這么一篇論文，由斯坦福大學(xué)教授Sergiu Pasca領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊發(fā)表。核心研究是以人類神經(jīng)元替換老鼠的大半右腦，被植入的人類神經(jīng)元不僅能夠發(fā)育成熟，最終還被整合成了宿主（即老鼠）大腦感官系統(tǒng)的一部分，在受到刺激時，也能“遙控”宿主老鼠產(chǎn)生行為變化。
這到底是醫(yī)學(xué)突破，還是產(chǎn)生倫理危機(jī)的“人鼠混合大腦”？
“我們測試了這些（植入人類神經(jīng)元）老鼠的智力和學(xué)習(xí)能力，發(fā)現(xiàn)并沒有任何提升……這一實驗并不是制造了人腦和鼠腦的混合體，而是提供了一個讓人腦器官中的神經(jīng)元能夠更加成熟發(fā)育的平臺，為探索一些受限于體外培養(yǎng)成熟度不足而難以研究的問題創(chuàng)造了條件?！盤asca表示。
事實上，論文開篇便介紹了這次實驗背景的關(guān)鍵詞——類器官（Organoid）。
這是一種利用人體干細(xì)胞培養(yǎng)得到的細(xì)胞集合，能夠模擬人類器官的結(jié)構(gòu)、發(fā)育過程以及疾病機(jī)制，是神經(jīng)科學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的一大熱點。不過，由于缺乏真實人體的內(nèi)在連接，類器官無法與控制行為的其他神經(jīng)回路整合在一起，也因此難以發(fā)育成熟。
為了解決這一問題，Pasca和他的團(tuán)隊便采用了這種實驗方案：
將類器官移植到尚未成年，也就是大腦仍在發(fā)育的老鼠腦中。
具體是先用人類干細(xì)胞培養(yǎng)出類似大腦皮層的類腦結(jié)構(gòu)，人體皮質(zhì)類細(xì)胞（human cortical organoids，hCO），再將其植入剛出生2-3天，胸腺尚未發(fā)育的大鼠的大腦體感皮層之中。
三個月內(nèi)，移植的人腦神經(jīng)元體積就增大了9倍，八個月后，這些組織就占據(jù)了鼠腦半層的感覺皮層區(qū)域（負(fù)責(zé)處理來自全身觸覺信號的區(qū)域）。
研究人員發(fā)現(xiàn)，這一在老鼠腦內(nèi)成長起來的類器官，可以達(dá)到遠(yuǎn)超體外（培養(yǎng)皿）的成熟程度。
左：體外成長的類器官神經(jīng)元；右：體內(nèi)成長的類器官神經(jīng)元
當(dāng)然，成果不僅如此。科學(xué)家們也發(fā)現(xiàn)，植入的人腦神經(jīng)元與鼠腦中的許多區(qū)域產(chǎn)生了突觸連接，形成了有效的輸入和輸出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——也就是能產(chǎn)生雙向流動的神經(jīng)信號。
他們做了兩個實驗。首先，對一些人腦神經(jīng)元進(jìn)行改造，使得它們能被特定頻率的藍(lán)光激活，再將移植了這部分人腦神經(jīng)元的老鼠放入裝有引水口的盒中。經(jīng)過訓(xùn)練后，當(dāng)受到藍(lán)光刺激時，老鼠就會主動去舔面前的出水口。這意味著刺激類器官能對老鼠產(chǎn)生影響。
第二個實驗，研究者們在觸碰這些老鼠的胡須時，被植入的人類神經(jīng)元會對這一觸覺刺激產(chǎn)生可被記錄的感官反應(yīng)。這意味著老鼠的感覺也可以進(jìn)入類器官。
因此，兩個實驗表明，被植入的人腦神經(jīng)元被整合成為了鼠腦系統(tǒng)的一部分，開始真正參與大鼠大腦的工作。換句話說，被混入老鼠大腦中的“人腦”相當(dāng)于被老鼠大腦同化，成為了宿主的一部分。
在論文中，研究者也表示，這次實驗在核心上參考了前人采用的方法，只在一些細(xì)節(jié)上做出了改造，比如采用了與小鼠（mouse）物種不同，大腦部分更大的大鼠（rat），以未成年的大鼠作為實驗主體等等。
目前，這項研究在學(xué)界引起了廣泛關(guān)注。英國劍橋醫(yī)學(xué)研究委員會成員Madeline A. Lancaster認(rèn)為，該研究整體頗具進(jìn)步意義，為了解腦細(xì)胞功能障礙的疾?。ㄈ绻陋毎Y、癲癇、精神分裂癥等）提供了一種新方法。
與此同時，雖然團(tuán)隊一再強(qiáng)調(diào)并非要制作“人鼠混合大腦”，植入“人腦”的老鼠并沒有表現(xiàn)出智力的提升，美國國家科學(xué)、工程和醫(yī)學(xué)研究院也在去年的一份報告中指出“源自人類的類腦器官仍然太原始，無法形成意識或人類智力?！钡杂型饨鐡?dān)憂認(rèn)為，這種“人+其他生物”的雜交體會帶來無法避免的倫理道德問題。
編譯：南都見習(xí)記者楊博雯