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科学家体外培养出大脑皮层

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一位保守自杀念头折磨的病人把几根头发给了他的精神科医生,她利用这些头发获得了干细胞,然后在培养皿里培养出了能够解决这个特殊疾病的脑组织。她用这些信息来设计了一个个性化的基因疗法,来纠正他的大脑回路功能。

  

这听上像不像科幻作品?没错,不过由美国国家健康研究院资助的“平皿中的疾病”技术,让我们离个性化的治疗又近了一步。科学家们已经能够成功地在平皿中培养出具有三维结构,且生长模式和功能与大脑皮层相似的组织,而这一部分是大脑功能的关键。惊人的是,这些类器官具有神经元网络活动,细胞形成回路互相沟通,就像脑细胞一样。

  

健康研究院心理健康中心主任Thomas R. Insel说:“在过去几年,这一领域出现了激动人心的进展,这些大脑皮质球状体能够生长到建立有功能回路的程度,让建立心理疾病模型和研究病因成为可能。他们目前还没有考虑整个人脑的复杂性问题,不过我们要研究大脑回路的紊乱并不需要整个大脑。在我们获得对病人具有潜在益处的进展过程中,我们对其中涉及的道德问题尤其关注。”

  

在以往的研究中,科学家们利用诱导多能干细胞的方法,将病人的皮肤细胞诱导为干细胞,在进一步转化为神经元。他们甚至通过诱导神经元和支持细胞自我组装,来产生原始的类器官,模仿大脑的结构。不过这些类器官都缺少复杂的回路,无法模拟我们大脑的运作方式。  

  

在改进了技术之后,研究者们制造出了与真实大脑更类似的神经胶质细胞网络,并含有更健康的神经元,因此产生了功能更强的连接和回路。和正在发育中的大脑一样,这些神经元会分层并通过神经网络进行沟通。
  

这些大脑皮质球状体还能用于传统的脑切片研究。因此,在将来,人们有可能通过球状体来发现在有大脑问题的人身上,皮层具体在发育的哪个阶段出现了问题。干细胞研究项目的负责人David Panchision说:“虽然这个技术仍在成熟过程中,在为患有精神疾病的人准确地设计和安全地测试一种新疗法的过程中,具有很大的潜力。”


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