美國科學家發(fā)現(xiàn)，大腦類器官——實驗室培養(yǎng)的神經(jīng)元團塊，可以與大鼠的腦結合，并對閃光燈等視覺刺激做出反應。相關研究結果2月3日發(fā)表在《細胞—干細胞》期刊上。

過去幾十年的研究表明，人們可以將單個人類和嚙齒動物神經(jīng)元移植到嚙齒動物的大腦中。最近，科學家已經(jīng)證明人類大腦類器官可以與發(fā)育中的嚙齒動物大腦結合。然而，這些類器官移植物能否在功能上與受損成年大腦的視覺系統(tǒng)相結合還有待探索。

“我們不僅專注于移植單個細胞，而且移植了組織。大腦類器官有類似大腦的結構。我們能夠觀察這種結構中的單個神經(jīng)元，以便更深入地了解移植類器官的整體情況。”論文通訊作者、賓夕法尼亞大學神經(jīng)外科副教授兼內(nèi)科醫(yī)生Isaac Chen說。

研究者在實驗室培養(yǎng)了大約80天的人類干細胞來源的神經(jīng)元，并將它們移植到視覺皮層受損的成年大鼠的大腦中。在3個月內(nèi)，移植的類器官已經(jīng)與宿主的大腦融為一體：生成血管、大小和數(shù)量都在增長、發(fā)出神經(jīng)元投射，并與宿主的神經(jīng)元形成突觸。

研究小組利用熒光標記的病毒沿著突觸跳躍，從一個神經(jīng)元到另一個神經(jīng)元，來檢測和追蹤類器官和宿主大鼠的腦細胞之間的物理連接。“通過將一種病毒示蹤劑注入動物的眼睛，我們能夠追蹤視網(wǎng)膜下游的神經(jīng)元連接?！盋hen說，“示蹤劑一直到達類器官?！?/p>

隨后，他們使用電極探針測量了當動物暴露在閃爍的燈光和交替的白黑條帶時，類器官內(nèi)單個神經(jīng)元的活動?！拔覀兛吹筋惼鞴賰?nèi)的大量神經(jīng)元對特定的光線方向做出了反應，這證明這些類器官神經(jīng)元不僅能夠與視覺系統(tǒng)整合，而且能夠接受視覺皮層的非常特定的功能?！盋hen說。

研究小組對類器官在短短3個月內(nèi)就達到的融合程度感到驚訝。他們并未預料到這么快就能看到這種程度的功能整合。其他涉及單個細胞移植的研究表明，即使在將人類神經(jīng)元移植到嚙齒動物體內(nèi)9到10個月后，它們?nèi)匀粵]有完全成熟。

“神經(jīng)組織有重建受損大腦區(qū)域的潛力。我們還有很多問題待解決，但這項研究邁出了非常堅實的第一步?，F(xiàn)在，我們想了解類器官如何被用于大腦皮層的其他區(qū)域，而不僅是視覺皮層。我們想了解指導類器官神經(jīng)元如何與大腦整合的規(guī)則，這樣就可以更好地控制這一過程，并使其更快地發(fā)生?！盋hen說。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.01.004

來源：《細胞—干細胞》