近期一项研究表明，移植到老鼠体内的微型人类大脑可以发送信号并指挥老鼠做出反应（图1）。比如，碰碰老鼠胡须，脑细胞就能正常做出相应的反馈。这个研究成果证明人类干细胞生长的神经元可以与活啮齿动物的神经细胞相互作用，对推动人类大脑疾病疗法的进程有不可小觑的作用。
图1 人脑类器官（亮绿色）被移植到新生幼鼠的大脑中，创造出神经元接口的混合大脑（图源：Nature）
七年前，美国斯坦福大学的研究人员在实验室里用人类干细胞培育出人脑组织，然后将该组织注入新生大鼠的大脑中。研究结果于10月12日发表在Nature上，结果表明类似大脑的人体组织与老鼠的大脑组织结合，然后继续生长，并且这些脑细胞似乎会影响老鼠的行为。
人类“迷你大脑”移植到大鼠体内
长到原来6倍大
研究人员将用人类干细胞培养的人体组织注入大鼠的体感皮层，即老鼠接收和处理触觉或疼痛等感觉信息的区域（图2）。经过两周左右的训练，每当研究人员使用蓝光激光刺激老鼠体内的人类神经元时，老鼠就会开始舔嘴并寻找水源。这意味着人类细胞相互作用得足够好，可以帮助驱动动物的行为。此外，当研究人员戳老鼠的胡须时，他们发现皮层中的人类细胞会发出反应，这表明这些细胞能够获取感觉信息。
图2 在发育中的大鼠皮质中移植人类皮质类器官（图源：Nature）
研究者之一教授帕伊卡说：“在我们刺激胡须后，人类神经元的反应变得非常快。事实上，超过70%的人类神经元在受到刺激的1秒钟左右就开始了某种形式的活动，这佐证了它们是相互作用的。”人类神经元已成为老鼠脑电路的一部分，在显微镜下，这些神经元闪烁着“光”。
人类“迷你大脑”在移植大鼠体内之后，人类神经元在大约8个月的时间内增长到了原来的6倍大，约占大鼠大脑单个半球的三分之一。这些接受移植的大鼠并没有出现研究人员十分担心的癫痫等健康问题。在移植一年后，超过70%的大鼠还活着。
研究探索始于数十年前，
可帮助治疗自闭症
该研究是尝试将人类细胞移植到动物身上的最新案例。人类细胞移植到动物体内的科学探索始于几十年前，一系列的探索取得了成功（图3）。
图3 人类细胞移植到动物体内进程 | 制图：生物探索编辑团队
布里凡洛表示，斯坦福大学的研究是新颖且具有里程碑式意义的，此次研究能够培养出代表人类大脑皮层的复杂3D结构。大脑皮层是大脑最重要的组成部分，也是认知中心所在的地方。研究人员希望，人鼠移植的能力帮助人类更好地了解基因突变如何影响大脑回路，以及如何影响人类的思维和行为方式。
这种类型的大鼠模型还可用于研究精神疾病、自闭症、帕金森氏症或阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病，甚至可以用于确定新的治疗方法或测试其有效性。
加利福尼亚州拉霍亚索尔克生物研究所的神经科学家Rusty Gage很高兴看到斯坦福大学试验的成果。试验中，由于新生幼鼠的大脑比成年动物的大脑更具可塑性，它们能够更好地接收新细胞。但Gage表示：目前仍面临着挑战，但可以确定的是人脑移植程序的前景不可限量。
目前面临的挑战即道德伦理问题，研究人员担心创造啮齿动物和人类脑部的“杂交种”可能会伤害动物，或者创造出具有人类大脑的动物。去年，由美国国家科学院、工程院和医学院组织的发布的一份报告显示，人脑类器官仍然太原始，无法获得意识、无法获得类似人工智能的能力，需要受法律监管。帕斯卡表示，他的团队的类器官移植不会导致大鼠癫痫发作或记忆力减退等问题，而且似乎也没有显著改变动物行为。
但国家科学院小组成员阿洛塔表示，随着科学的进步，问题可能会出现。“不能只讨论一次就任其发展，”阿洛塔补充说，需要权衡对人体类器官的担忧与神经和精神疾病患者的需求。大脑类器官和人类-动物混合大脑可以揭示很多疾病的潜在机制，并为研究人员测试精神分裂症和双相情感障碍等疾病提供治疗的方法。
参考资料：
[1]https://www.nature.com/articles/s41586-022-05277-w#author-information
[2]https://tech.creaders.net/2022/10/13/2535641.html
